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1、高中学生化学竞赛（冬令营）理论试题1月5日 湖南长沙l 竞赛时间4小时。迟到超出30分钟者不能进考场。开始考试后1小时内不得离场。时间到，把试卷(背面朝上)放在桌面上，及时起立撤离考场。l 试卷装订成册，不得拆散。所有解答必要写在答卷纸指定地方（方框内），不得用铅笔填写，写在其她地方应答一律无效。使用指定初稿纸。不得持有任何其她纸张。l 把营号写在所有试卷（包括初稿纸）右上角处，不写姓名和所属学校，否则按废卷论。l 允许使用非编程计算器、直尺、橡皮等文具，但不得带文具盒进入考场。H1.008相对原子质量He4.003Li6.941Be9.012B10.81C12.01N14.01O16.00F
2、19.00Ne20.18Na22.99Mg24.31Al26.98Si28.09P30.97S32.07Cl35.45Ar39.95K39.10Ca40.08Sc44.96Ti47.88V50.94Cr52.00Mn54.94Fe55.85Co58.93Ni58.69Cu63.55Zn63.39Ga69.72Ge72.61As74.92Se78.96Br79.90Kr83.80Rb85.47Sr87.62Y88.91Zr91.22Nb92.91Mo95.94Tc98Ru101.1Rh102.9Pd106.4Ag107.9Cd112.4In114.8Sn118.7Sb121.8Te127.6I1
3、26.9Xe131.3Cs132.9Ba137.3La-LuHf178.5Ta180.9W183.8Re186.2Os190.2Ir192.2Pt195.1Au197.0Hg200.6Tl204.4Pb207.2Bi209.0Po210At210Rn222Fr223Ra226Ac-La第1题 绿矾（化学式FeSO47H2O）是硫酸法生产钛白粉重要副产物，每生产1吨钛白粉，副产4.55.0吨绿矾，目前每年约副产75万吨，除极少许被用于制备新产品外，绝大某些作为废料弃去，对环境导致污染。因而开发综合利用绿矾工艺，是一项很故意义工作。某研究者提出如下图所示绿色工艺流程。 绿矾 A反应(1)放空产品
4、F回 收气体H2O分 离分 离煅 烧分 离反应(2)H2O产品 E洗涤水反应(3)空气 H2O分 离蒸 发干 燥BH2ODFA产品 D产品 C其中B是氯化物，C是不含氯优质钾肥，D是一个氮肥，E是红色颜料；A、B、C、D均是盐类，E和F是常用化合物。该工艺实现了原料中各重要成份利用率均达94%以上，可望达成综合利用工业废弃物和防治环境污染双重目。1-1写出A、B、C、D、E、F化学式；1-2写出反应(1)、(2)、(3)化学方程式；1-3指出反应(3)需要加入DFA（一个有机熔剂）理由；1-4判断DFA是否溶于水。第2题NO是大气污染物之一。它催化O3分解,破坏大气臭氧层；在空气中易被氧化为N
5、O2，氮氧化物参加产生光化学烟雾。空气中NO最高允许含量不超出5mg/L。为此，人们一直在努力寻找高效催化剂，将NO分解为N2和O2。2-1用热力学理论判断NO在常温常压下能否自发分解（已知NO、N2和O2解离焓分别为941.7、631.8和493.7kJ/mol）。2-2有研究者用载负CuZSM5分子筛作催化剂，对NO催化分解取得了良好效果。试验发觉，高温下，当氧分压很小时，Cu/ZSM5催化剂对NO催化分解为一级反应。考查催化剂活性常用如下图所示固定床反应装置。反应气体(NO)由惰性载气(He)带入催化剂床层，发生催化反应。某试验混合气中NO体积分数为4.0%，混合气流速为40cm3/mi
6、n（已换算成标准情况），637K和732K时，反应20秒后，测得平均每个活性中心上NO分解分子数分别为1.91和5.03。试求NO在该催化剂上分解反应活化能。 NO / He 催化剂2-3在上述条件下，设催化剂表面活性中心（Cu+）含量1.010-6mol，试计算NO在732K时分解反应转化率。2-4研究者对NO在该催化剂上分解反应提出如下反应机理：NO + NOM 1 2NOM N2 + 2OM 22OM O2 + 2M（快） 3M体现催化剂活性中心，NO为弱吸附，NOM浓度可忽视。试依照上述机理和M物料平衡，推导反应速率方程，并解释当O2分压很底时，总反应体现出一级反应动力学特性。 第3题
7、生物体内重要氧化还原酶大都是金属有机化合物，其中金属离子不止一个价态，是酶催化性中心。研究这些酶目在于论述金属酶参加氧化过程及其电子传递机理，进而实现这些酶化学模仿。据最近文献报道，以(Cy3P)2Cu(O2CCH2CO2H)（式中Cy-为环己基缩写）与正丁酸铜（）在某惰性有机溶剂中氩气氛下反应1小时，然后真空除去溶剂，得到淡紫色沉淀物。该沉淀被重新溶解，真空干燥，如此重复4次，最后在CH2Cl2中重结晶，得到配合物A纯品，产率72%。元素分析：A含C（61.90%）、H（9.25%）、P（8.16%），不含氯。红外谱图显示，A中CO2基团(CO2)（CH2Cl2中）有3个吸取峰：1628，1
8、576，1413cm-1，表白羧基既有单氧参加配位，又有双氧同时参加配位；核磁共振谱还表白A具备Cy、-CH2-，不含-CH3基团，Cy结合状态与反应前相同。单晶x-射线衍射数据表白有2种化学环境Cu，且A分子呈中心对称。（已知相对原子质量C：12.0，H：1.01，N：14.0，Cu：63.5，P：31.0，O：16.0）。3-1写出配合物A化学式；3-2写出配合物A生成化学方程式；3-3淡紫色沉淀物被重新溶解，真空干燥，如此重复操作数次目是除去何种物质？3-4画出配合物A结构式；3-5文献报道，如用(Ph3P)2Cu(O2CCH2CO2H)(Ph-为苯基)替代(Cy3P)2Cu(O2CCH
9、2CO2H)，可发生同样反应，得到与A相同配合物B。但B红外谱图CH2Cl2中(CO2)只有2个特性吸取峰：1633和1344 cm-1，表白它只有单氧参加配位。画出配合物B结构式。第4题固体电解质是具备与强电解质水溶液导电性相称一类无机固体。此类固体通过其中离子迁移进行电荷传递，因而又称为固体离子导体。固体电解质取代液体电解质，能够做成全固态电池及其他传感器、探测器等，在电化学、分析化学等领域应用日益广泛。银有、和等各种晶型。在水溶液中Ag+与I-沉淀形成是-AgI和-AgI混合物，升温至136全变为-AgI，至146全变为-AgI。-AgI是一个固体电解质，导电率为1.31-1cm-1（注
10、：强电解质水溶液导电率为10-31-1cm-1）。4-1-AgI和-AgI晶体导电性极差。其中-AgI晶体属立方晶系，其晶胞截面图如下所示。图中实心球和空心球分别体现Ag+和I-，a为晶胞边长。试指出-AgI晶体点阵型式和Ag+、I-各自配位数（已知一般I-半径为220pm，Ag+半径为100-150pm）。xyzy =0y = ay = ay = a4-2-AgI晶体中，I-离子取体心立方堆积，Ag+填充在其空隙中。试指出-AgI晶体晶胞中，八面体空隙、四周体空隙各有多少？4-3为何一般Ag+离子半径有一个变化范围？4-4试验发觉，-AgI晶体中能够迁移全是Ag+，试分析Ag+能够发生迁移也
11、许原因。4-5用一价正离子(M)某些取代-AgI晶体中Ag+离子，得通式为MAgxI1-x化合物。如RbAg4I5晶体，室温导电率达0.27-1cm-1。其中迁移物种仍全是Ag+。利用RbAg4I5晶体能够制成电化学气敏传感器，下图是一个测定O2含量气体传感器示意图。被分析O2能够通过聚四氟乙烯薄膜，由电池电动势变化能够得知O2含量。聚四氟乙烯膜AlI3多孔石墨电极银电极分析气体O2电位计RbAg4I5E（1）写出传感器中发生化学反和电极反应。（2）为何由电池电动势化能够得知O2含量？第5题由银（74%）、铅（25%）、锑（1%）等制成合金是一个优良电镀新材料。对其中银分析，可采取络合滴定法，
12、详细分析步骤概括如下：试样沉淀（A）溶液（B）溶液（C）溶液（D）其中（I）加入HNO3（1:1），煮沸，再加入HCl（1:9），煮沸，过滤，依次用HCl（1:9）和水洗涤沉淀；（II）加入浓氨水，过滤，用5%氨水洗涤沉淀；（）加入氨水-氯化铵缓冲溶液（pH=10），再加入一定量镍氰化钾固体；（IV）加入紫脲酸铵指示剂（简记为In），用乙二胺四乙酸二钠（简写为Na2H2Y）标准溶液滴定至近终点时，加入氨水10mL（为了使其终点明显），继续滴定至溶液颜色由黄色变为紫红色为终点。已知有关数据如下： 配合物AgY3- NiY2- Ag(CN)2- Ni(CN)42- Ag(NH3)2 + Ni(NH
13、3)62+lgK稳 7.32 18.62 21.1 31.3 7.05 8.74酸H4Y H3Y- H2Y2- HY3-lgKa-2.0-2.67-6.16-10.265-1写出A和D中Ag存在形体化学式。B5-2写出第步骤主反应方程式和第IV步骤滴定终点时反应方程式。5-3试样加HNO3溶解后，为何要煮沸？加入HCl（1:9）后为何还要煮沸？5-4假定溶液C中Ag（I）总浓度为0.010mol/L，游离NH3浓度为2mol/L，要求滴定误差控制在0.2%以内，试计算溶液C中Ni（II）总浓度最少为若干？第6题癌症又称恶性肿瘤，治疗癌症老式措施是采取放疗和化疗，但这些措施对病情缓解率很低。近年来，利用“生物导弹”治疗癌症已取得成功。“生物导弹”（又称靶向药物，如图）就是利用对某些组织细胞具备特殊亲合力分子作载体，将药物定向输送到病变部位，达成既攻克病魔，又减少副作用目。药物导向载体具备卟吩环化合物对某些组织细胞具备特殊亲合力，可作为导向载体使用。某研究小组通过对卟吩环结构修饰，设计合成了可用作导向载体前体A：A合成路线如下： -D-葡萄糖6-1写出（B）、（C）和（D）结构式；6-2-D-葡萄糖结构中5个羟基哪个最活波？用R、S法标识该糖中C1和C3构型；6-3 D-半乳糖与D-葡萄糖相比，只有C4构型不一样。写出-D-半乳糖哈武斯结构式；6-4
