化学竞赛

1998年全国化学竞赛（预赛）模拟试卷（一）时间：3小时满分：100分一．（15分）1．（5分）1994年度诺贝尔化学奖授予为研究臭氧做出特殊贡献的化学家。

O3能吸收有害紫外线，保护人类赖以生存的空间。

O3分子的结构如右图，呈V型，键角116.5o，与SO2近似，三个原子以一个O原子为中心，与另外两个O 原子分别构成一个非极性共价键；中间O原子提供2个电子，旁边两个O原子各提供1个电子，构成一个大π键——三个O原子均等地享有这4个电子。

在1.01×105Pa，273O C时，O3在催化剂作用下能迅速转化为O2,当生成该状态下22.4L O2时，转移电子数 _________mol。

2．（5分）稠环芳香烃并m 苯（）的一氯取代物的同分异构体有______种；二氯取代物的同分异构体有______种。

3．（5分）将5.6 g Fe投入浓硝酸溶液，产生红棕色气体A，把所得溶液减压蒸干，得到20g Fe(NO3)2和Fe(NO3)3的混合物，将该固体在高温下加热，得到红褐色的Fe2O3和气体B，A、B气体混合通入水中，还有mL气体（S.T.P）不能溶解。

（相对原子质量H.1 N.14 O.16 Fe.56）二．(14分)1．（4分）完成方程式（反应体系内有4mol离子）：HNO3+2H2SO4(100%)=___ _______+___ ______+___ ______2．（3分）PCl5极易水解，将PCl5投入液氨中也能发生氨解，写出PCl5氨解反应方程式：3．(7分)镁与硝酸反应实验中，测得其气相产物有H2, NO, NO2,液相产物有Mg(NO3)2,NH4NO3和H2O。

生成这些产物的HNO3浓度范围为：H2C<6.6mol/L; N2和NH4+C<10mol/L; NO 0.1mol/L<C<10mol/L; NO2C>0.1mol/L。

各气相产物成分及含量随HNO3浓度变化曲线如右图所示。

a.写出1g Mg与12mol/L的HNO3反应的方程式：b.960mg Mg与1L 4mol/L的HNO3反应，收集到224 mL气体（S.T.P）气体，试写出反应方程式：三．（12分）1.（3分）试用化学原理解释成语“水滴石穿”的原理：1 / 62．(6分)在一只盛水水槽中有一只燃着的蜡烛，现罩上一只玻璃杯，使杯内外液面相平，当过了一段时间后，可观察到的现象有：____________有人在实验中观察到杯内液面明显下降，试解释之：a.____________________________________________________________b._________________________________________________________3.（3分）试管内有1~2mL浓硝酸，在放入两块小铜片，不到半分钟，反应剧烈发生，待红棕色气体充满试管时，迅速将试管倒扣在盛水的烧杯中，可以观察到水位上升的高度远远超过试管容积的2/3，为什么？四．（11分）Array SiC是原子晶体，其结构类似金刚石，为C、Si两原子依次相间排列的正四面体型空间网状结构。

右图为两个中心重合，各面分别平行的大小两个正方体，其中心为一Si原子，试在小正方体的顶点上画出与Si最近的C的位置，在大正方体的棱上画出与Si最近的Si的位置。

两大小正方体的边长之比为_______；Si—C—Si的键角为______(用反三角函数表示)；若Si—C键长为a cm，则大正方体边长为_______cm；SiC晶体的密度为________g/cm3。

（N A为阿佛加德罗常数，相对原子质量 C.12 Si.28）五．（11分）当使1mol的2－甲基－1,4－二氯丁烷和含2mol的KOH水溶液进行反应,得到物质A。

在Al2O3存在下，加热A使转化为B，B能结合1mol H2形成数种同分异构体产物，其中异构体C占优势和其余异构体相比较是热力学最稳定的。

C在KMnO4溶液作用下转变为具有如下性质的化合物D，在30% H2SO4作用下脱水重排成化合物E，在四乙酸铅的作用下，分解成两种物质F和G，后二者都是大量生产的有机合成产品，物质F能发生银镜反应，而物质G不能，但它们都能与D反应，形成相应的环状化合物H和I。

写出A～I各物质的结构简式。

六．（7分）CH4和O2的混合气体1.00mL（S.T.P），借助放电作用将其点燃，反应结果放出热量10.3kJ。

如果已知CH4、气态水、CO2及CO的生成热大小分别等于75、242、394及110kJ/mol，试计算混合气体中的体积分数。

为使题严密，应补充什么限制条件？2 / 6七．（13分）氰化物都属于剧毒性物质，具有类似卤化物的性质，目前在化学工业上还有重要应用。

现欲在实验室中制备一瓶具有较高纯度（＞95%）的HCN气体，请设计一套实验装置，要求所用仪器的种类和数量及药品的种类尽可能少。

附：①.当用排空气法收集与空气比重为0.9~1.1的气体时，其纯度不超过90%②.实验室可供选择的药品：NaCN晶体、浓H2SO4、盐酸、蒸馏水、苯（不够还可补充）③.部分实验仪器的简图如下，实验中还缺少的仪器可自己补充，并画出合理简图橡皮塞（双孔）石棉网酒精灯活塞烧瓶试管集气瓶(广口瓶) 烧杯普通漏斗导管④.实验中需要的铁架台和橡胶管不必画出⑤.画出实验仪器连接图，并注出各仪器内所盛药品的名称：⑥.简述重要实验步骤（不超过50字）：八．（7分）已知240K时液氨的自电离常数及相应的平衡常数：NH3 + NH 3NH4+ + NH2－K1=1.0×10－33又知氨水的电离及电离常数为：NH3 + H2O NH4+ + OH－K2=1.8×10－5（1）试计算NH2－+ H2O NH3 + OH－的平衡常数。

（2）仔细想来，以上计算是错误的，请指出错在何处。

3 / 64 / 6九．（10分）试按反应步骤逐步写出由CaC 2和其它无几试剂合成正丁苯的所有反应（反应箭头左右分别写反应物和有机产物，添加的试剂写在箭头上面，使用的有机溶剂不做要求，反应步骤不超过10个）。

拟题人：胡波（华东师范大学化学系）1998年8月命题 1999年4月修订 2000年3月编辑全国化学竞赛（预赛）模拟试卷参考答案说明：本套试卷根据“全国竞赛预赛大纲”和“降低原理水平，提高能力要求”命题新动向进行拟题。

本试题在分析能力上有很高的要求，并涉及较多的数学、物理等交叉学科的知识，适用于对优秀学生的选拔与训练。

1998（一）一．（共15分）1．2/9（5分，答4/9给2分）本题通过对O 3的分析解决问题，打破“题海”中单质间的转化为非氧化还原反应的束缚。

O 3分子中各原子电荷为，即O 3为，每摩尔O 3转变为O 2转移电子数为2/3mol ，本题还对物理中的气态方程进行了考查。

2．为奇数）（m m 23+、为偶数）（m m 22+（各1分）；2)3)(2(++m m （3分） 本题主要考查了异构体和数列的思想（或排列组合或归纳法的思想）。

本答案仅提供一种方法，该物质可取代的H 为2m+4，当m 为奇数时，二氯取代物为(2m ＋3)＋(2m －1)＋……＋5＋1（共23+m 项），等差数列求和，2)3)(2(++=m m S ；m 为偶数时，S=(2m ＋3)＋……＋7＋3，可得相同答案。

另外我们可以根据m=2，3，4，5……归纳出通式；也可以用排列组合思想解答（详见《中学生化学报》第413期。

3．2240（4分）本题主要考查复杂氧化还原反应中电子转移的实质性问题。

在多步氧化还原中，可忽略中间反应，只需抓住起始物质和最终产物的氧化数变化。

本题中，Fe→Fe(Ⅲ)，N(Ⅴ)→N(Ⅱ)。

二．（14分）1．NO2++H3O++2HSO4－(4分)联系硝基苯的制取。

本题为在100%H2SO4中的酸碱反应，并考查对数据的处理。

在100%H2SO4中，H2SO4释出H＋和HSO4－，H＋能和H2O形成H3O＋，HSO4－和水溶液中的OH－相当。

2．PCl5+9NH3=P(NH)(NH2)3+5NH4Cl（3分）NH3与H2O的类比，同时应注意同中有异。

3．Mg+4HNO3=Mg(NO3)2+2NO2↑+2H2O （2分）40Mg+100HNO3==5NO↑+H2↑+NO2↑+3N2↑+4NH4NO3+40Mg(NO3)2+41H2O（5分）本题考查识图能力，图象的定量分析，氧化还原反应得失电子守恒，方程式比例系数的确定。

由图象可知：n NO:n N2:n NO2:n H2=5:3:1:1，同时还原产物还有NH4+，并通过得失电子相等确定与前者的关系。

三．（12分）1．CaCO3＋H2O＋CO2==Ca(HCO3)2（2分）石块中有难溶性碳酸盐，在CO2和水滴的不断作用下转化为溶解度较大的碳酸氢盐（1分）2．烧杯内产生浓烟，烧杯内有一层碳黑和水珠，烛焰逐渐熄灭（3分）①蜡烛发生不完全燃烧，有CO生成，容器内气体物质的量增大（1.5分）②燃烧放热，使容器内温度升高，导致压强增大（1.5分）会使用pV＝Nrt，从物理和化学两方面进行分析。

（本题有误）3．容器内有反应2NO2＋H2O==HNO3＋HNO2（或NO2＋NO＋H2O==2HNO2）的发生（3分）四．（11分）如右图所示（碳原子在小正方体不相邻的四个顶点上，硅原子在大正方体的十二条棱的中点上）（2分）2:1（2分）arcos (－1/3)（2分）43/3（2分）153/2N A a3（2分）本题考查了物质的空间结构，空间想象能力，三维分析，几何计算，宏观和微观间的转化。

该类试题使目前竞赛中的最热点问题，应有足够重视。

五．（11分）A：HO—CH2—CH2—CH(CH3)—CH2—OH（2分）B：CH2＝CH—C(CH3)＝CH2C：CH3—CH＝C(CH3)—CH 3D：CH3—CH(OH)—C(OH)(CH3)—CH3E：CH3—CO—CH—(CH3)2（1分）F：CH3—CHO（1分）G：CH3—CO—CH3H：I （A～I各1分）以醇为中心考查有机物间的转化。

六．0.287（O2足量）0.375（O2不足量）（各2.5分）热量的散失和水蒸气的存在可以忽略（各1分）本题考查了热化学和讨论思想，后一问设计新颖，对此应有所了解。

七．装置如右图所示。

（10分）活塞2关闭，1打开，加热反应容器并滴入浓H2SO4，再关闭1，打开2、3，排完浓H2SO4后，关闭2、3，打开1，并熄灭酒精灯。

（3分）5 / 66 / 6 说明：未能排尽发生装置中空气者不得分；反应装置错误扣4分；未用分液漏斗扣2分；排液时用苯扣1分；未用倒置漏斗扣2分；导管未靠烧杯壁扣1分；导管大大伸出收集瓶口包括烧瓶未倒置扣2分；多使用干燥装置扣1分；未加热或未用石棉网扣1分。