2005年華東師大賽初賽模擬卷2

1、 PAGE PAGE 92005年華東師大化學(xué)競賽初賽模擬試卷（2）第一題六配位（八面體）單核配合物MA2(NO2)2呈電中性；組成分析結(jié)果：M 21.68%，N 31.04%，C 17.74%；配體A含氮不含氧；配體(NO2)x的兩個(gè)氮氧鍵不等長。1該配合物中心原子M是什么元素？氧化態(tài)多大？給出推論過程。寫出M的核外電子排布。2畫出該配合物的結(jié)構(gòu)示意圖，給出推理過程。3指出配體(NO2)x在“自由”狀態(tài)下的幾何構(gòu)型和氮原子的雜化軌道。4除本例外，上述無機(jī)配體還可能以什么方式和中心原子配位？用圖形回答問題。第二題1951年P(guān)auson等人制備并分離得到環(huán)戊二烯與鐵形成的化合物即二茂鐵，人們發(fā)現(xiàn)

2、許多具有電子的分子也可以作為配體形成配合物?，F(xiàn)有這樣的一種配合物A，由四種元素組成，測得含碳80.05%，鉑13.55%，磷4.3%，氫2.10%。A的一個(gè)配體具有很大的立體結(jié)構(gòu)，且有很好的對稱性；另一個(gè)配體中磷和氫原子個(gè)數(shù)比為115。1計(jì)算得出A的化學(xué)式。2A中Pt的配位數(shù)為多少？3畫出A的可能結(jié)構(gòu)（具有很大立體結(jié)構(gòu)的配體可用其分子式表示）4預(yù)計(jì)A最特征的化學(xué)性質(zhì)。第三題主族元素化學(xué)研究中繼合成環(huán)鋁氮烷后又一激動(dòng)人心的進(jìn)展是合成了半導(dǎo)體M，M在現(xiàn)代電子技術(shù)中有著廣泛的應(yīng)用，M可由下法制得： 將GaCI3與LiC5(CH3)5以適當(dāng)比例混合后發(fā)生反應(yīng)，生成A與LiCl。A結(jié)構(gòu)對稱，且由4mol

3、 LiC5(CH3)5生成1mol A；將(CH3)3Si3As與LiCH3以物質(zhì)的量比1:1溶于四氫呋喃（）中發(fā)生反應(yīng)生成B與Si(CH3)4。B中As以四配體存在。再將A、B混合，反應(yīng)后有C、LiCl及一液態(tài)物質(zhì)生成。C中Ga、As各自的部分鍵不變，最后在C的戊烷溶液中加入叔丁醇分離出M，將其在500中加熱兩天便可得到半導(dǎo)體M。 （1）寫出A、B、C的結(jié)構(gòu)式； （2）寫出M的化學(xué)式，最后一步反應(yīng)中加叔丁醇的作用何在？為何要加熱才能制得半導(dǎo)體？ （3）寫出各步反應(yīng)方程式并配平。第四題鉑系金屬是最重要的工業(yè)催化劑，但其儲(chǔ)量已幾近枯竭，上小行星去開采還純屬科學(xué)幻想。研究證實(shí)，有一類共價(jià)化合物可代

4、替鉑系金屬催化劑。它們是堅(jiān)硬的固體，熔點(diǎn)極高，高溫下不分解，被稱為“千禧催化劑”。下面3種方法都可以合成它們：（1）在高溫下將烴類氣體通過鎢或鉬的氧化物的表面。（2）高溫分解鎢或鉬的有機(jī)金屬化合物（即鎢或鉬與烴或烴的鹵代物形成的配合物）。（3）在高度分散的碳表面上通過高溫氣態(tài)鎢或鉬的氧化物。問：1寫出Mo的價(jià)電子構(gòu)型。2寫出所合成的化合物的中文名稱。3為解釋這類化合物為什么能代替鉑系金屬，提出了一種電子理論，認(rèn)為這些化合物是金屬原子與非金屬原子結(jié)合的原子晶體，金屬原子周圍的價(jià)電子數(shù)等于同周期的鉑原子或釕原子的價(jià)電子數(shù)。這類化合物的化學(xué)式是_和_。4上述化合物的結(jié)構(gòu)均為立方密堆積結(jié)構(gòu)，其八面體空

5、隙數(shù)等于金屬原子數(shù)目。請說出上述化合物中金屬原子的填隙情況。第五題硼化學(xué)是近年來化學(xué)家研究的課題，目前已制得二十多種硼烷，就其組成可分為BnHn+4和BnHn+6兩類，前者屬于巢式結(jié)構(gòu)（閉式硼烷多面體被削去一個(gè)角），后者屬于網(wǎng)式結(jié)構(gòu)（閉式硼烷多面體被削去二個(gè)相鄰的角）。1將BnHn2-中的硼原子用C或N取代后，可得到碳硼烷或氮硼烷。它們都是三角面的封閉多面體。寫出它的化學(xué)式。2B10C2H12碳硼烷也具有三角二十面體的骨架，它是B123最近有人用一種稱為“超酸”的化合物H(CB11H6Cl6)和C60反應(yīng)，使C60獲得一個(gè)質(zhì)子，得到一種新型離子化合物HC60+CB11H6Cl6-?；卮鹑缦聠栴}

6、： （1）以上反應(yīng)看起來很陌生，但反應(yīng)類型上卻可以跟中學(xué)化學(xué)課本中的一個(gè)化學(xué)反應(yīng)相比擬，后者是： 。 （2）上述陰離子CB11H6Cl6的結(jié)構(gòu)可以跟下圖的硼二十面體相比擬，也是一個(gè)閉合的納米籠，而且，CB11H6Cl6離子有如下結(jié)構(gòu)特征：它有一根軸穿過籠心，依據(jù)這根軸旋轉(zhuǎn)360/5的度數(shù)，不能察覺是否旋轉(zhuǎn)過。請?jiān)谙聢D右邊的圖上添加原子（用元素符號表示）和短線（表示化學(xué)鍵）畫出上述陰離子。 第六題1999年合成了一種新化合物X，用現(xiàn)代物理方法測得X的相對分子質(zhì)量為64；X含碳93.8、含氫6.2；X的分子中有3種化學(xué)環(huán)境不同的氫原子和4種化學(xué)環(huán)境不同的碳原子；X分子中同時(shí)存在CC、C=C和CC三

7、種鍵。問：（1）X的分子式_； （2）X的可能結(jié)構(gòu)式_。（3）若在低溫下，將X分子通過紅外光譜和核磁共振測定其中的氫原子的化學(xué)環(huán)境沒有區(qū)別，而碳的化學(xué)環(huán)境有兩種，而且分子中既有CC、又有C=C，那么其結(jié)構(gòu)式又為何？第七題試就鎢的有關(guān)問題回答：1若將1.000g鎢酸鈉晶體（Na2WO42H2O）加到50mL水中，又加入0.8g鋅粒，并加熱，不發(fā)生反應(yīng)；再加入75mL 3mol/L H2SO4，反應(yīng)立即發(fā)生，生成一種藍(lán)色化合物A。用0.044mol/L KMnO4溶液滴定這種藍(lán)色化合物，使它氧化成一種黃色化合物B，共用了8.33mL KMnO4溶液。這種藍(lán)色化合物A的化學(xué)式是什么？黃色化合物的化學(xué)

8、式B是什么？鋅和鎢酸鈉的反應(yīng)必須在酸性溶液中進(jìn)行是因?yàn)槭裁丛?？寫出有關(guān)的反應(yīng)方程式。2若將鎢酸鈉Na2WO4和金屬鎢在隔絕空氣的條件下加熱，得到一種具有金屬光澤的、深色的、有導(dǎo)電性的固體，化學(xué)式NaxWO3，用X射線衍射法測得這種固體的立方晶胞的邊長a=3.801010m，用比重瓶法測得它的密度為d=7.36g/cm3。已知相對原子質(zhì)量：W 183.85，Na 22.99，O 16.00，阿伏加德羅常數(shù)NA= 6.0221023mol1。求這種固體的組成中的x值（2位有效數(shù)字），給出計(jì)算過程。第八題在星際云中發(fā)現(xiàn)一種高度對稱的有機(jī)分子（Z），在紫外輻射或加熱下可轉(zhuǎn)化為其他許多生命前物質(zhì)，這些

9、事實(shí)支持了生命來自星際的假說。有人認(rèn)為，Z的形成過程如下：（1）星際分子CH2=NH聚合生成X；（2）X與甲醛加成得到Y(jié)（分子式C6H15O3N3）；（3）Y與氨（摩爾比1:1）脫水縮合得到Z。1試寫出X、Y和Z的結(jié)構(gòu)簡式。X的結(jié)構(gòu)式_；Y的結(jié)構(gòu)式_；Z的結(jié)構(gòu)式_。2甲醛可與氨反應(yīng)也可生成物質(zhì)Z，Z與濃硝酸作用得A（C3H6N6O6），同時(shí)生成甲醛與氨，A中只有一種位置的碳、氫、氧，僅有兩種位置的氮。請寫出A的結(jié)構(gòu)式，并寫出甲醛、氨、硝酸生成A的總反應(yīng)方程式。若按比例混合三種反應(yīng)物進(jìn)行反應(yīng)，則幾乎得不到A。試分析其原因。第九題自從十九世紀(jì)開創(chuàng)化學(xué)領(lǐng)域以來，化學(xué)研究重要的目標(biāo)之一是發(fā)現(xiàn)和研制特殊

10、功能的新材料。1(CH3)2SiCI2與NH3反應(yīng)可制備氮化硅，其化學(xué)反應(yīng)方程式為_。2(CH3)2SiCI2熱分解反應(yīng)可制備碳化硅，其化學(xué)反應(yīng)方程式為_。3(CH3)2SiCI2B1為四環(huán)聚硅氧烷（cyclosiloxane），B2為聚二甲基硅氧烷。B的分子量和長度可以用另一種硅的氯化物（X）與水反應(yīng)生成端基基團(tuán)C（terminal group）來控制。試寫出： （1）(CH3)2SiCl2A的化學(xué)反應(yīng)方程式為_。 （2）B1和B2的結(jié)構(gòu)式分別為_、_。 （3）另一種硅的氯化物（X）C的化學(xué)反應(yīng)方程式為_。4聚二甲基硅烷可以在氮?dú)獾臍夥罩型ㄟ^下面兩步反應(yīng)來制備碳化硅：聚二甲基硅烷E碳化硅E為

11、Si原子與C原子替交排列的長鏈。 上述兩步反應(yīng)的化學(xué)方程式為_。第十題 青霉素（C16H18N2O4S）是人們經(jīng)常使用的一種抗生素，它是由青霉菌分泌的，但野生的青霉菌分泌青霉素的量很少，遠(yuǎn)不能滿足要求。后經(jīng)多次對青霉素進(jìn)行X射線、紫外線照射等處理，使青霉素的產(chǎn)量大大提高。但是，經(jīng)過多年的使用，使得不少病原菌對青霉素產(chǎn)生了抗藥性。為此，科學(xué)家又研制了一種新的青霉素（氨芐青霉素來代替青霉素）。下圖是由青霉素制取氨芐青霉素的合成路線。 1寫出下列物質(zhì)的結(jié)構(gòu)簡式：A_；B_；E_。 2指出反應(yīng)（1）、（2）的反應(yīng)類型： （1）_；（2）_。 3寫出下列編號的化學(xué)方程式：（1）_；（3）_。4寫出氨芐青

12、霉素的結(jié)構(gòu)簡式。5青霉素是否可以口服？為什么？2005年華東師大化學(xué)競賽初賽模擬試卷（2）答案【第一題答案】1nMnN = 21.68/MM31.04/14.01 = 1(2y + 2)得MA = 19.56(y+1)，設(shè)y2（設(shè)y為其他自然數(shù)均不合題意），得MM = 58.7 (g/mol)，查周期表，M = Ni；由配體(NO2)x的兩個(gè)氮氧鍵不等長，推斷配體為單齒配體，配位原子為O，故配體為ONO-，因此，Ni的氧化數(shù)為+2。Ni的核外電子排布為：1s22s22p63s23p63d82s22設(shè)配合物中碳原子數(shù)為nC，則：nCnN = 17.74/12.0131.04/14 = 0.667

13、；已知nN = 22+2 = 6，所以，nC = 0.6776 = 4，求出摩爾質(zhì)量，由于剩余量過小，只能設(shè)A是氮?dú)浠衔?，由此得氫?shù)，可推得配體A為H2NCH2CH2NH2，故配合物的結(jié)構(gòu)示意圖為：或可以畫出兩種結(jié)構(gòu)，互為異構(gòu)體，即亞硝酸根可對位，也可鄰位，后者還有手性異構(gòu)體（初賽大綱未要求）。3根據(jù)VSEPR理論或根據(jù)等電子體知識（與ClO2或O3等是等電子體）知，可預(yù)言NO2-為角型，夾角略小于120o，N取sp2雜化軌道（參看第三講知識確定）。4本小題只要圖形中原子的相對位置關(guān)系正確即可；畫出其他合理配位結(jié)構(gòu)也正確，如氧橋結(jié)構(gòu)、NO2-橋結(jié)構(gòu)等：或或或或或或等?！镜诙}答案】1PtC6

14、0P(C6H5)32或C96H30P2Pt； 243；4有很好的配位能力，具有某些特殊的催化能力；【第三題答案】（1）A：；B：Li(C4H8O)2AsSi(CH3)32；C：（2）GaAs；叔丁醇與硅生成(CH3)3COSi(CH3)3，形成強(qiáng)的SiO鍵，使反應(yīng)朝移去Si(CH3)3的方向進(jìn)行，而與Ga相連的C5(CH3)5基團(tuán)可通過與氫反應(yīng)移去；溶液中析出的GaAs為無定形粉末，加熱后才能轉(zhuǎn)化為晶體結(jié)構(gòu)。（3）2GaCl3+4LiC5(CH3)5A+4LiCl；(CH3)3Si3As+LiCH3+2C4H8OLi(C4H8O)2AsSi(CH3)32+(CH3)4SiA+2B2C+2LiC

15、l+2C4H8OC+2(CH3)3COHGaAs+2C5(CH3)5H+2(CH3)3COSi(CH3)3【第四題答案】須對3種方法中的化學(xué)元素進(jìn)行綜合思考：方法（1）涉及的元素有碳、氫、鎢（或鉬）、氧；方法（2）涉及的元素有碳、氫、鹵素、鎢（或鉬），兩種方法都可以得到目標(biāo)產(chǎn)物，前者有氧無鹵素，后者有鹵素而無氧，說明鹵素和氧都不可能是目標(biāo)產(chǎn)物的組成元素。同理，第3種方法有氧而無氫，又說明氫也不是目標(biāo)產(chǎn)物的組成元素。因此，合成的目標(biāo)產(chǎn)物無疑是碳化鎢和碳化鉬。這叫做歸納法，是一種重要的思維方法，是科學(xué)創(chuàng)造的主要思維方法。解第二問的思路是利用元素周期表，對鎢、鉬、鉑、釕4種元素的電子層結(jié)構(gòu)進(jìn)行對比。

16、競賽選手應(yīng)知道鎢、鉬的元素符號，或者知道鎢、鉬是第VIB族元素，因?yàn)樗鼈兪俏覈S產(chǎn)元素。第VIB族的另一個(gè)元素鉻（Cr），中學(xué)課本里有。應(yīng)試者還應(yīng)該知道什么是鉑系元素，鉑（Pt）是重要催化劑，中學(xué)課本里也是有的，釕（Ru）能夠呈現(xiàn)+8價(jià)是很重要的常識。解題的關(guān)鍵是抓住分散在試題中的有關(guān)鎢、鉬、鉑、釕4種元素的關(guān)鍵信息，并與頭腦里已有的知識“對接”。鎢的價(jià)電子結(jié)構(gòu)是5d46s2，當(dāng)每個(gè)d軌道上多4個(gè)電子時(shí)，就相當(dāng)于Pt原子的電子結(jié)構(gòu)了，因此，碳化鎢的化學(xué)式應(yīng)為WC，同理可推得碳化鉬的化學(xué)式為Mo2C1Mo：4d55s1；2碳化鉬和碳化鎢3Mo2C和4對于WC來說，由于原子個(gè)數(shù)之比為11，應(yīng)與Na

17、Cl結(jié)構(gòu)相似（相當(dāng)于金屬原子占據(jù)Cl-位置，而C原字占據(jù)Na+位置），W原子將八面體空隙數(shù)全都填滿；而在Mo2C中，Mo【第五題答案】1碳硼烷為CBn-1Hn-或C2Bn-2Hn，氮硼烷為NBn-1Hn。2有3種異構(gòu)體：1，2C2B10H12（鄰碳硼烷）、1，7C2B10H12（間碳硼烷）和1，12C2B10H12（對碳硼烷）。其結(jié)構(gòu)式為： 需要說明的是：為了畫圖的方便，與硼、碳原子相連的氫原子省略掉了。3（1）NH3+HCl = NH4Cl（2）見右上圖。（注：硼上氫氯互換如參考圖形仍按正確論，但上下的C、B分別連接H和Cl，不允許互換。）【第六題答案】（1）C5H4 （2） （3）【分析】

18、本題根據(jù)其相對分子質(zhì)量及所含元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)很快就能求出其分子中所含的碳、氫原子數(shù)：6493.8/12=5.00、646.2/14.00，故其分子式為C5H4?，F(xiàn)在的問題是如何推斷其結(jié)構(gòu)式。首先，根據(jù)5個(gè)碳原子有“4種化學(xué)環(huán)境不同”可知CCCCC、C=CCCC、，這些碳架都有5種不同的化學(xué)環(huán)境，不符合題給條件，而符合四種不同化學(xué)環(huán)境；再根據(jù)“有3種化學(xué)環(huán)境不同的氫原子”作進(jìn)一步鑒定，完全符合題意。需要說明的是：上述思考方式完全根據(jù)題意信息進(jìn)行的排列組合，沒有考慮到他們的實(shí)際穩(wěn)定性如何。比如從化學(xué)的角度看，可以馬上排除，原因是這種三元環(huán)結(jié)構(gòu)很不穩(wěn)定。【第七題答案】1KMnO4在反應(yīng)中由+7價(jià)降到+

19、2價(jià)，鎢的化合價(jià)的變化值為（6-2x）。所以，0.0448.33/10005=WOx的質(zhì)量/WOx的式量(6-2x)。其中，WOx的式量等于(184+16x)，WOx的質(zhì)量可由鎢酸鈉與WOx的換算因子而得：WOx的質(zhì)量=1.000(184+16x)/330。將該式帶入上式，解得x=2.6。因此，藍(lán)色化合物A為WO2.6，黃色化合物B化學(xué)式為WO3。 2NaxWO3的摩爾質(zhì)量=dVNA = 7.36103 kg/m35.491029m36.0221023 mol1 = 243 g/mol。由題意知：鎢青銅是鎢酸鈉用鎢還原的產(chǎn)物，x一定大于零，小于2。若先假設(shè)為1，又假設(shè)Z=1，則得：ZM= M(

20、W) + 3MZM與dVNA對比，說明Z=1的假設(shè)是正確的，因x的取值不會(huì)造成成倍的差別。于是就可以用dVNA=M(NaxWO3)的關(guān)系式求出x，得到x= (243183.9-48.0)/22.99 = 0.48?！镜诎祟}答案】1X的結(jié)構(gòu)式 Y的結(jié)構(gòu)式 Z的結(jié)構(gòu)式2A：；3CH2O+3NH3+3HNO3+6H2O；HNO3氧化甲醛；NH3在濃硝酸介質(zhì)中以NH4+的形式存在，不與甲醛反應(yīng)?！镜诰蓬}答案】Si(CH3)xCl4-x是一大類含硅化合物，在工業(yè)中有著極其廣泛的用途。Si(CH3)xCl4-x先水解（取代），經(jīng)水解生成Si(CH3)x(OH)4-x，有了OH就可能發(fā)生脫水反應(yīng)。若Si(CH3)2Cl2水解成Si(CH3)2(OH)2，而后脫水成鏈狀結(jié)構(gòu)，硅油，是蒸氣壓極低的物質(zhì)，被用于超高真空體系“抹油”用；一定量Si(CH3)3CI、Si(CH3)2Cl2、Si(CH3)Cl3混合水解得相應(yīng)含OH物質(zhì)，“接著”發(fā)生脫水反應(yīng)。Si(CH3)3OH只能脫一次水位于鏈的首、末端；Si(CH3)2(OH)2可以脫二次水，脫水成為鏈節(jié)；Si(CH3)(OH)3能脫三次水，其中二次脫水進(jìn)入鏈節(jié)，第三次脫水發(fā)生在鏈間交鏈（猶如橡膠硫化），形成無機(jī)橡膠。（原料中Si(CH3)Cl