全國高中學生化學競賽（省級賽區(qū)）試卷模擬二（神題）

1、 PAGE PAGE 11全國高中學生化學競賽（省級賽區(qū)）試卷（2009年9月13日 9：00 - 12題號12345678910總分滿分121871310659128100得分評卷人競賽時間3小時。遲到超過半小時者不能進考場。開始考試后1小時內(nèi)不得離場。時間到，把試卷(背面朝上)放在桌面上，立即起立撤離考場。試卷裝訂成冊，不得拆散。所有解答必須寫在指定的方框內(nèi)，不得用鉛筆填寫。不得使用涂改液或涂改紙。附草稿紙一張。不得持有任何其他紙張進考場。姓名、報名號和所屬學校必須寫在首頁左側(cè)指定位置，寫在其他地方者按廢卷論處。允許使用非編程計算器以及直尺等文具。 第一題 (12分)回答下面一組小問題：1

2、-1最近日本科學家發(fā)現(xiàn)了一種新的金的溶劑：碘、碘化四乙胺、乙腈的混合物，這種新溶劑相對于已知的金的溶劑王水來說有哪些優(yōu)點？ (2分)1-2制備聚乙炔等導電塑料時，需要加入I2等“雜質(zhì)”，這是為什么？ (1分)1-3近三十年來，由于原子能科學和各材料科學的發(fā)展，溶劑萃取法在濕法冶金中得到廣泛應用，在稀土元素的分離方面，溶劑萃取法已逐步的取代經(jīng)典的分級結(jié)晶法和離子交換法成為稀土分離中的主要手段，例如環(huán)烷酸：(CH2)(CH2)mCOOHRRRR （分子量大約在250左右）可用于稀土元素萃取，但其黏度較大，不易分相，造成分離困難。但在其中加入仲辛醇（以ROH表示），其黏度減小，使環(huán)烷酸的物理性能大大

3、改觀。試解釋環(huán)烷酸黏度大和加入仲辛醇后改觀的原因。 (2分)1-4化學氣相沉積(CVD)是當前獲得高純度、高密度氮化物涂層和薄膜最有效的方法之一。例如，用流動法使TiCl4N2H2混合氣體與石墨片表面接觸，石墨片采用外部加熱，結(jié)果基片在溫度較低的區(qū)域形成紅棕色的涂層，溫度較高的區(qū)域性為金黃色的涂層：在12001300攝氏度形成針狀晶須。請寫出混合氣在石墨表面發(fā)生的反應，并解釋為什么在不同的溫度區(qū)域內(nèi)，生成物的顏色不同？ (3分)1-5德國技術(shù)師舒勒發(fā)明了一種智能塑料，它是一種乳白色液體，將它倒入燒杯，用金屬棒不斷攪拌，液體開始變稠，慢慢變成硬塊，頃刻又變?yōu)橐后w。將金屬棒急速抽出，液體就會像膠水

4、一樣把棒拉住。只有慢慢地抽才可抽出。你認為這種智能塑料為什么會有這種性質(zhì)？它有什么用途？ (2分)1-6 鉀元素的發(fā)現(xiàn)，是在伏打電池的發(fā)明之后，當時伏打在電解KOH時，手頭沒有可以熔融KOH的坩堝，于是他選擇了電解其水溶液，結(jié)果失望地發(fā)現(xiàn)產(chǎn)物只有氫與氧，再電解干燥固狀KOH，也沒有反應。但他很快想到了一種方法，在陰極得到了大量K單質(zhì)的熔珠，請問他用的是什么方法？利用了KOH的什么性質(zhì)？ （2分）第二題 （18分）蛋白質(zhì)是與生命、與各種形式的生命活動聯(lián)系在一起的物質(zhì)。它是機體的重要物質(zhì)基礎(chǔ)，機體的每一個細胞和所有重要組成部分都有蛋白質(zhì)參與。2-1 (水合)茚三酮是定性或定量檢驗蛋白質(zhì)的基本構(gòu)成單

5、位氨基酸的靈敏試劑，氨基酸與茚三酮反應，既可以用比色法進行分析，也可用氣體分析法進行定量分析。多肽和茚三酮也有反應，但肽越大，靈敏度也越差。2-1-1 茚三酮又稱苯并戊三酮，寫出茚三酮以及水合茚三酮的結(jié)構(gòu)式。 （2分）2-1-2 下圖是水合茚三酮與氨基酸的顯色反應機理，補全之： （4分）水合茚三酮水合茚三酮水合茚三酮水合茚三酮2-2 多肽測序也是20世紀50年代的科研成果之一，英國的Sanger就因發(fā)明了2,4-二硝基氟苯的測序方法獲得Nobel獎，Sanger也是唯一一個兩次獲Nobel化學獎的科學家。2-2-1 畫出2,4-二硝基氟苯的結(jié)構(gòu)，寫出它與多肽N端反應的化學方程式。 （3分）2-

6、2-2 目前已設(shè)計出“多肽順序自動分析儀”，它采用另外一種化學試劑與多肽反應：異硫氰酸苯酯（PITC），已知異硫氰酸酯的通式為：RN=C=S，PITC與多肽N端反應（稱為埃德曼降解反應），第一步反應在pH=8.3的條件下進行，所的中間產(chǎn)物用HF處理，產(chǎn)物為一五元雜環(huán)（PTH），寫出兩步反應產(chǎn)物結(jié)構(gòu)式。 （4分）2-2-3 PITC也應用于有機合成領(lǐng)域，下圖為某噻唑烷的合成路線，試寫出中間產(chǎn)物以及目標分子的結(jié)構(gòu)，用彎箭頭表示電子流向： （4分）第三題（7分）在過去的十五年里，加拿大政府曾一度撤消一美元和兩美元的紙幣發(fā)行，取而代之的是銅制的金屬硬幣，通常叫做“Loonies”（這樣命名是為了代表在

7、一美元硬幣背面的潛鳥圖像）。某國家級分析化學實驗室實驗員于1999年接到分析此硬幣銅含量的任務(wù)，按照中華人民共和國國家標準GB/T 5121 1996（GB/T 5121.1-1996已于2008年12月1現(xiàn)取2.0002g硬幣樣品（已處理）。1、將其加入250ml聚四氟乙烯或聚丙烯燒杯中，加入2m l氫氟酸，30ml稀硝酸，蓋上表面皿，待反應接近結(jié)束，在不高于80攝氏度下加熱至試料溶解完全，加25 ml過氧化氫，3 mL硝酸鉛溶液，并稀釋體積至約150 ml。2、將鉑陽極和精確稱量過的鉑陰極安裝在電解器上，使網(wǎng)全部浸沒在溶液中用聚四氟乙烯或聚丙烯皿蓋上燒杯。3、在攪拌下用電流密度1.0 A/

8、 dm3進行電解，電解至銅的顏色褪去，以水洗滌表面皿，杯壁和電極桿，繼續(xù)電解30 min4、不切斷電流，慢慢地提升電極或降低燒杯，立即用二杯水交替淋洗電極，迅速取下鉑陰極，并依次浸入兩杯無水乙醇中，立即放入105攝氏度的恒溫干燥箱中干燥35 min。取出置于干燥器中，冷卻至室溫后稱量。5、將電解析出銅后的溶液蒸發(fā)濃縮，再將濃縮液置于容量瓶中，定容，搖勻。6、分取部分溶液，使用空氣乙炔火焰于原子吸收光譜儀，于波長324.7 nm 處，稀釋至與標準溶液濃度具有相同的吸光度，同時測量該條件下純水的吸光度，將所測吸光度減去純水吸光度后，在工作曲線上查得相應的銅濃度。3-1 該國家級分析化學實驗室主任在

9、瀏覽該實驗員的報告時，指出該實驗員結(jié)果雖然與真值相差不大，相對偏差也很小，但由于第1步與第5步分別存在錯誤，須重測一遍，請指出他的錯誤所在。 （2分）3-2 請寫出合金中銅含量的字母表達式： （5分）相關(guān)字母（逗號后為單位）：m1：鉑陰極與沉積銅的總質(zhì)量，g m2：鉑陰極的質(zhì)量 ，g c ：標準溶液的濃度，g/ml Vo：容量瓶總體積，ml V1：分取部分溶液的體積，ml V2：分取部分溶液的稀釋后體積，ml m0：式樣總質(zhì)量，g第四題（13分）在研究晶體的對稱性時，不可避免的要用到螺旋軸。螺旋軸定義如下：螺旋旋轉(zhuǎn)復合對稱動作據(jù)以進行的線對稱元素。晶體學中存在的螺旋軸，其符號記作nm(m是小于

10、n的整數(shù))，稱作n重nm型螺旋軸。與nm螺旋軸對應的螺旋旋轉(zhuǎn)的基本動作記為L(360/n)T，此中360/n是繞該n重螺旋軸進行旋轉(zhuǎn)時的基轉(zhuǎn)角，T中的平移量取螺旋軸軸向基本周期的m/n。4-1 找出六方ZnS晶胞與金紅石晶胞中的螺旋軸（盡量取高次軸），標示出來。 （4分） 4-2 氯化鈉可以說是與人類關(guān)系最緊密的一種鹽了，其晶體結(jié)構(gòu)也廣為人知，即Rock salt型晶體結(jié)構(gòu)。巖鹽型晶胞還有許多衍生結(jié)構(gòu)：4-2-1 鈮的一氧化物化學式為Nb0.75O0.75，這是將整個晶胞看作1 NbO時得到的。可以看作陰陽離子空位有序的氯化鈉結(jié)構(gòu)。O、Nb均變?yōu)?配位結(jié)構(gòu)，畫出Nb0.75O0.75的晶胞，畫

11、出O2-的“密”堆積形式，用虛線圓圈表示空位。 （5分）4-2-2 Mg3NF3的晶體結(jié)構(gòu)也為NaCl衍生結(jié)構(gòu)，為陰離子（N3-+F-）有序，陽離子空位有序結(jié)構(gòu)。若視為將氮原子與氟原子填隙，則N原子填八面體空隙，F(xiàn)原子填入正方形空隙。畫出Mg3NF3的晶胞。 （2分）4-2-3 LiFeO2的一種變體同樣是NaCl衍生結(jié)構(gòu)，下圖為O2-的一密堆積層，及陽離子在該層上的投影，試據(jù)此畫出LiFeO2的晶胞。 （2分）第五題（10分）Tazorac是一種美容藥，常用于治療痤瘡或者粉刺。準確地說，是一種前藥，前藥的定義是，一個不具有藥?；钚缘乃幬锓肿拥幕瘜W衍生物，它需要在體內(nèi)通常轉(zhuǎn)化釋放出活性藥物。T

12、azorac的系統(tǒng)生物利用率很低，在單次或多次健康皮膚局部敷藥后大約為 1%。5-1 Tazorac由Allergan公司設(shè)計了如下合成路線，補全機理（畫在圖上） （8分）5-2 他扎羅汀的利用率之所以低，可能與其分子易被氧化有關(guān)，請畫出其兩種可能的氧化產(chǎn)物。（2分）第六題 （6分）金屬羰基配合物中，CO有幾種常見配位形式：端基、邊橋基、面橋基等，但還有一種配位形式，稱之為側(cè)基，作為側(cè)基的CO為四電子給體。6-1 畫出CO作為四電子給體時的形式，金屬原子用M表示，并分析CO鍵級變化。（3分）6-2 現(xiàn)有一錳配合物，化學式為Mn2C55P4H44O5，已知：其中存在一個作為四電子給體的CO，除羰

13、基外不存在另外的氧原子與參與配位的碳原子；分子中存在兩個五元環(huán)；Mn滿足EAN規(guī)則；若去除側(cè)基，剩余結(jié)構(gòu)對稱性良好；試畫出該配合物結(jié)構(gòu)。 （3第七題 （5分）閱讀以下材料：靜息電位產(chǎn)生的機制 “離子學說”認為，細胞水平生物電產(chǎn)生的前提有二：細胞內(nèi)外離子分布和濃度不同。就正離子來說，膜內(nèi)K+濃度較高，約為膜外的30倍。膜外Na+濃度較高約為膜內(nèi)的10倍。從負離子來看，膜外以Cl-為主，膜內(nèi)則以大分子有機負離子（A-）為主。細胞膜在不同的情況下，對不同離子的通透性并不一樣，如在靜息狀態(tài)下，膜對K+的通透性大，對Na+的通透性則很小。對膜內(nèi)大分子A-則無通透性。 由于膜內(nèi)外存在著K+濃度梯度，而且在

14、靜息狀態(tài)下，膜對K+又有較大的通透性（K+通道開放），所以一部分K+便會順著濃度梯度向膜外擴散，即K+外流。膜內(nèi)帶負電荷的大分子A-，由于電荷異性相吸的作用，也應隨K+外流，但因不能透過細胞膜而被阻止在膜的內(nèi)表面，致使膜外正電荷增多，電位變正，膜內(nèi)負電荷增多，電位變負。這樣膜內(nèi)外之間便形成了電位差，它在膜外排斥K+外流，在膜內(nèi)又牽制K+的外流，于是K+外流逐漸減少。當促使K+外流的濃度梯度和阻止K+外流的電梯度這兩種抵抗力量相等時，K+的凈外流停止，使膜內(nèi)外的電位差保持在一個穩(wěn)定狀態(tài)。因此，可以說靜息電位主要是K+外流所形成的電化學平衡電位。K+K+內(nèi)部圓環(huán)上的鉀離子由于濃度差自發(fā)地擴散到外部

15、圓環(huán)上去，-同時外部圓環(huán)也在不斷增加正電荷，與內(nèi)部圓環(huán)形成電勢差，-從而阻止鉀離子外流，假設(shè)兩圓原來呈電中性，內(nèi)部圓環(huán)上有-n摩爾鉀離子，外部圓環(huán)內(nèi)無鉀離子，小圓半徑為r，大圓半徑為2r，兩圓環(huán)可看作電容，電容為C，擴散到大圓的鉀離子有x摩爾，請列出關(guān)于x的等式。 （5分）第八題 （9分）回答下列有關(guān)汞及第六周期過渡元素的相關(guān)小題：8-1 日本的水俁病名噪一時，是化學公害的血的教訓。1960年正式將“甲基汞中毒”所引起的工業(yè)公害病，定名為“水俁病”。然而，新日本窒素肥料立即否認此說，窒素公司認為：它只用氯化汞，不用甲基氯化汞，因此，不可能是水俁病的來源。用高中化學課本上的一個方程式反駁他的觀點

16、。 （1分）8-2 下圖為氯化亞汞的晶胞之球棍模型：判斷Hg，Cl的存在形式，指出Hg的配位數(shù)，畫出Hg的配位環(huán)境。（3分）Hg（I）常以 形式存在的原因，就是6s2 惰性電子對效應，通過相關(guān)物理學原理，我們可以定性地解釋它：1、相對論指出，物質(zhì)質(zhì)量與運動速度的關(guān)系為：2、Bohr原子結(jié)構(gòu)模型推出的電子運動半徑為：Bohr理論中原子序數(shù)為Z的原子，電子運動速度為：8-3 試通過上述公式以及適當計算，定性地解釋6s2 惰性電子對效應。 （3分）8-4 已知金屬以價電子軌道（ns軌道能量較高時，只有能量較低的(n-1)d軌道作為價帶）形成分子軌道（即價帶），分子軌道半滿時作用力最大，試通過6s2 惰性電子對效應解釋第六周期過渡元素中W的熔點最高。 （2分）第九題 （12分）在N2氣氛下，將KI溶液，與一種強氧化劑和一強堿溶液混合，得到A沉淀，將A暴露在空氣中，變?yōu)锽、C兩種鹽及常見的氧化劑D（黑色不溶物），在工業(yè)上D可用于制苯甲醛。將0.9182g B溶于強酸后用標定濃度為0.8282mol/L的硫酸亞鐵銨溶液滴定，消耗29.55ml溶液。將C溶液中加入過量NaOH，得到常見沉淀，將此沉淀在空氣中加熱，沉淀先失重，后增重，所得產(chǎn)物不溶于水。9-1請寫出AD的化學式，以