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高中化学竞赛初赛模拟试卷

                 

第题（9分）

光气学名“碳酰氯”，化学式COCl2，是窒息性毒剂之一。

1．光气化学性质活泼，具有酰卤的典型反应，易发生水解、氨解和醇解。

（1）光气与足量乙醇反应所得产物的化学名称是【             】；

（2）光气与足量氨气反应的化学方程式【                               】；

（3）足量苯在AlCl3催化剂作用下与光气反应所得产物的结构简式【               】；

（4）光气与苯胺分两步反应可得异氰酸苯酯，中间产物的结构简式是【           】，异氰酸苯酯的结构简式是【                  】。

2．实验室可用四氯化碳和发烟硫酸（H2SO4·SO3）反应制备光气，写出化学方程式。

（1）

3．BTC是一种稳定的白色结晶体，熔点为78～82℃，沸点为203～206℃。1mol BTC可在一定条件下分解产生3mol光气，所以又被称为“三光气”。工业上可以利用碳酸二甲酯的氯代反应制备BTC。BTC的反应活性与光气类似，可以和醇、醛、胺、酰胺、羧酸、酚、羟胺等多种化合物反应，因此低毒性的BTC在化学反应中完全可替代剧毒（被禁用）的光气合成相关的化工产品。

（1）BTC分子中所有氯原子都等价，试写出结构简式

（2）除毒性外，BTC比光气还有什么优点？

（2）

第题（10分）

电解食盐溶液的氯碱生产技术，已由传统的隔膜法变革为离子膜法高新技术。这种技术进步，如下表所示：

表1 产品液碱质量比较

项目	离子膜法	隔膜法	隔膜法
NaOH%	35（已有50%的报道）	10～12	30
NaCl%	0.0025	14～16	4
Na2CO3%	0.02	（一般不计量）	1

表2  能耗与蒸汽用量比较（以NaOH质量分数为50％作比较基准）

项  目	离子膜法	隔膜法
电解用电  度/吨	2160	2600
蒸汽用电  度/吨	80	700

隔膜法和离子膜法新技术中所用的膜有本质区别。前者是有条件地阻止阴、阳极电解产物相混合的多孔石棉隔膜。后者由阳离子交换树脂（几类氟碳树脂）组成，树脂的高分子骨架上接有能电离出H＋而可与Na＋等阳离子交换的离子交换基团—SO3H、—COOH，所以是一类厚度虽仅0.l～0.5mm，但一般只允许溶液中的阳离子在膜中通过，更不能自由通过气体或液体的阳离子交换膜。

1．在所给离子膜法电解食盐溶液示意图中的括号内，填写开始电解时进入电解槽用作电解液的液体A、B的组成名称，以及电解产出气体C、D的化学式。

2．离子膜法电解槽的极间距，由于膜在电极间的结构紧凑而远小于隔膜法电解槽，这将如何影响能耗？

3．传统隔膜法的阴极电解碱液，它所含NaOH的质量分数，为什么只能控制得低些？

4．离子膜法使用的原料要求Ca2＋、Mg2＋等金属离子的总量控制在0.1ug以下，为什么？

5．试对比评价本离子膜法科技进步的经济、社会效益。

第题（8分）

有机物X具有旋光活性，其分子由C、H、O、N 4种元素组成，其中C、H、O的原子个数比是3︰5︰2；工业上可以用A和B以物质的量1︰4通过取代反应制备X；X能与4倍其物质的量的NaOH反应，并能与Ca2＋等与大部分金属离子1︰1络合，所得螯合物结构中存在5个五原子环。

1．写出X的化学式【              】和B的结构简式【                】。

2．写出满足条件的全部X的结构简式，分别命名和计算光学异构体的个数。

第题（9分）

离子晶体X是由三种短周期元素组成，三种短周期元素的简单离子的核外电子排布相同，晶胞参数a＝780pm，晶胞中阴离子组成立方最密堆积，阳离子（r＝102pm）占据全部八面体和四面体空隙。

1．写出X的化学式【             】和化学名称【            】；

2．指出阴离子的空间构型【              】；

3．计算晶体X的密度；

4．X在化工生产中有什么用途；

5．另有一种晶体Y，其阴离子也组成立方最密堆积，且与X的阴离子互为等电子体，而阳离子与X的阳离子相同，但只占据全部四面体空隙，请写出Y的化学式。

第题（12分）

1866年H. Rithausen从谷胶的硫酸分解产物中分离出谷氨酸，。10年L. Wollf合成并确定了它的结构，1908年池田菊苗从海带的热水提取物中分离出谷氨酸的钠盐（），它才是具有鲜味的成分，即味精。

1．谷氨酸的电离常数Ka1＝6.46×10－3，Ka2＝5.62×10－5，Ka3＝2.14×10－10；pKa＝－lgKa，所以pKa1＝2.19，pKa2＝4.25，pK3＝9.67。

目前工业上生产味精的方法有水解法、糖蜜提取法、淀粉发酵法及合成法等。当前我国生产的味精主要采用淀粉发酵法。

（1）

以发酵法生产的工艺流程如下：淀粉葡萄糖发酵谷氨酸铵L－谷氨酸谷氨酸－钠盐。

若生成谷氨酸二钠盐，则不具有鲜味，所以工业生产中控制各阶段的pH是一项关键。

（1）Ka1、Ka2、Ka3相对应的基团各是哪个？

（2）计算谷氨酸等电点的pH（所谓等电点，就是谷氨酸呈电中性时所处环境的pH）。在下面正确的选项上画圈。

A  2.19    B  3.22    C  4.25    D  6.69

（3）中和、脱色、结晶时的pH应保持在多少？在下面正确的选项上画圈。

A  3.22    B  4.25    C  6.69    D  9.67

（4）用什么物质脱色？【                  】

（1）

2．味精中有效成分是谷氨酸钠，可用沙伦逊甲醛滴定发测定其含量。准确称取味精1.000g，加蒸馏水溶解后稀释到10.0mL；从中取2.0mL放入100mL锥形瓶中，加入2.0mL 36%的甲醛溶液，加入20mL水。以酚酞为指示剂，用0.1000mol/L的标准NaOH溶液进行滴定，消耗10.80mL。

（1）谷氨酸钠与甲醛反应得到化学式为C6H8NO4Na，写出结构简式。

（2）加入甲醛的目的是什么？

（3）计算该味精中谷氨酸钠的含量。

3．味精中往往会加入食盐，某学生设计如下实验方案测定NaCl含量：取味精样品5.0g，并溶于蒸馏水；加入足量用稀酸化的银溶液，使沉淀完全；过滤；用蒸馏水反复洗涤沉淀多次；将沉淀低温烘干、称量；重复操作3次，计算NaCl含量。

另一学生觉得这个实验方案的误差较大，且测定沉淀的质量很不方便。于是他设计了另一个实验方案来测定NaCl的含量。已知AgSCN是难溶于水的沉淀。

请简要写出测定NaCl含量的新方案。

姓名：          

第题（7分）

化合物（A）是我国蟾蜍皮中的一种物质，由（B）合成该化合物的路线如下：

BCDEFA

1．写出C～F各物质的结构简式；

2．写出a、b的反应条件或使用的无机试剂；

3．E→F中吡啶（）的作用是什么？

第题（19分）

周期表中汞与锌、镉等元素同族，原子序数80，常见的氧化态＋2、＋1，熔点－38.72℃，沸点357℃，是室温下呈现液态的唯一金属单质。汞是古代就已认知的元素之一，大多数汞来自于辰砂矿，主要用于温度计、气压计、荧光灯和电池。

1．写出汞原子的核外电子排布式；

2．汞用于制造温度计，主要利用了它的什么性质？

3．已知下列电对的标准电极电势。

ΦøHg2＋/Hg22＋＝0.905V，ΦøHg22＋/Hg＝0.799，ΦøAg＋/Ag＝0.800V。

（1）试判断：Ag与Hg(NO3)2溶液能否反应？若能，则写出反应的离子方程式。若不能，则说明理由；

（2）写出过量汞与稀反应的化学方程式。

4．重金属引起的污染中以汞的毒性最大。在汞蒸气浓度为10－5kg/m3的空气中停留一两天人就会中毒，因此水银温度计车间必须采取措施防止汞中毒。

（1）万一不慎将汞撒落在工作台上或地面上，将如何处理，用方程式表示；

（2）室内有汞蒸气时应该通风以降低汞的浓度，通风口装在墙上部还是下部，为什么？

（3）液态汞的蒸气压与温度的关系式为lgp＝a－b/T  a＝7.08，b＝3190，p的单位为kPa，打碎一根温度计会洒失0.5g Hg，某温度计厂一车间空间为 30m3，若在288K时不慎打破了一根水银温度计，试通过计算判断在该车间工作是否合会导致汞蒸汽中毒。

5．硫醇的英文名字也叫Mercaptan，来源于拉丁文（Mercurium captans）是捕获汞的意思。医学上常用硫醇类来解除汞中毒，常用一种叫巴尔（）的作解毒剂。

（1）乙醇在常温下可以和水混溶，而乙硫醇在常温下的溶解度仅为1.5g，请解释。

（2）反应C2H5OH＋NaOH→不能反应；C2H5SH＋NaOH→C2H5SNa＋H2O。解释其原因。

（3）闻名世界的公害之一的【          】，主要就是由重金属汞污染造成的。海洋中的汞是通过生态系统的【            】进入人体的。人长期食用由于海水、湖水中含有汞离子而中毒的鱼，会吸入汞积聚体内，可引起中毒，其原因是Hg2＋能使含有巯基的蛋白酶（酶(SH)2）失去活性，产生汞中毒，临床常用一种解毒剂，如二巯基丙醇（巴尔）可以解毒使蛋白酶恢复活性。试用有关化学反应解释这种现象。

6．汞有一种化合物X，室温下是无气味、白色结晶粉末，不溶解于水，400～500℃时升华，光照能分解，常用做电极材料。X俗名轻粉，可由水银、明矾、食盐等混合炼制，有攻毒杀虫消水肿之功效。

（1）写出X的化学式【                】和电子式【                】；

（2）写出制备X的化学方程式；

（3）从反应体系中分离出X的方法。

第题（16分）

化学发展史上，有许多偶然事件引起科学发现的事例，碘的发现也得益于Courtoris对意外现象的注意。碘是人类发现的第二个生物必需微量元素，它以碘化物形式存在于海水、海藻及人体甲状腺中。人类缺碘会引起甲状腺肿大，我国已全面实施加碘盐方案。

1．单质碘的制备方法之一是在酸性条件下通Cl2于NaI溶液中，指出运用该法时应注意的问题？分析其原因，写出有关反应方程式。

2．在100％硫酸中，I2可被HIO3氧化成I3＋，写出配平的离子方程式。

3．为什么在日照强、温度高的海区，表层水碘浓度往往要低一些？

4．人体缺碘会影响正常的生命活动。儿童缺碘会造成身体畸形，智力低下。成年人缺碘会因新陈代谢能力降低而导致全身无力，提早出现衰老现象。为提高人体素质，食物补碘已引起人们的重视。据报道，人从食物中摄取碘后便在甲状腺中积存下来，通过一系列化学反应形成甲状腺素。甲状腺素的结构：

（1）写出甲状腺素的化学式【          】；

（2）在甲状腺内，甲状腺素的主要合成过程如下：

A（氨基酸）B甲状腺素＋C（氨基酸）

请写出A、B、C的结构简式。

5．科研表明，人的一生只要能摄入一小茶匙的碘就能正常发育，健康生活。目前预防缺碘的有效办法是食用含碘食盐。目前国内食盐加碘加的主要是碘酸钾。

（1）写出工业上以KI为原料制备碘酸钾的化学方程式；

（2）如何用简易操作检验食盐是否加碘。写出离子反应方程式。

6．已知反应H2＋I22HI，分两步完成I22I  H2＋2I2HI

式中k，k1，k2，k3是分别为各反应相应的速率常数，若用Ea，E1，E2，E3分别表示各反应相应的活化能，请找出Ea和E1，E2，E3间的关系。已知公式如下：

①对于反应aA＋bB→eE＋fF，反应速率为：v＝k[A]a[B]b

②速率常数与活化能之间满足阿仑尼乌斯公式：k＝Ae－Ea/RT

③对于反应I22I满足：v正＝v逆

第题（10分）

由短周期的三种元素组成的固体无机化合物A和B，其摩尔质量均小于90g/mol。将A和B以物质的量4︰1混合后引爆，恢复到标准状况下得到物质的量为6︰1的气体单质C、D和非气态化合物F；如果将物质的量为4︰1的A、B在一定条件下分别完全分解，全部得到气体单质（假设）；所得气体混合后，存在C、D、E三种气体，且物质的量为3︰4︰7。

请推断出C、D、E的化学式及A、B的全部可能化学式。

高中化学竞赛初赛模拟试卷（17）

参