化学竞赛辅导模拟试题(7)
训练目标
1.原电池和电化学原理
2.环保绿色化学
3.晶体结构及物质结构理论
4.有机合成及有机化学知识
5.元素化合物知识及无机反应规律
6.溶解，滴定，化学平衡的有关计算及分析化学原理
1．（3分）我国某大学最近研发出一种新型锂电池，该电池处于国内领先地位。以下是某种锂电池的电池反应：C6Li + Li1－xMO2 C6Li1－x + LiMO2
（C6Li表示锂原子嵌入石墨形成的复合材料，LiMO2表示含锂的过度金属氧化物）
请回答问题：
（1）锂电池放电时的负极反应为：
C6Li －xe－ = C6Li1－x + xLi+
则正极反应为： 。
（2）电池放电时若转移1mol e－，消耗的负极材料 g。
2．（5分）废物回收利用，变废为宝符合可持续发展的理 念，是建设和谐社会的文明行为。某印染厂含铬（Cr）废水采取了以下处理方法：用FeSO4·7H2O在酸性条件下把废水中的Cr2O72－完全还原为Cr3+，并通过调节溶液pH，使生成物组成符合类似于Fe3O4（铁氧体）的复合氧化物CrxFe2O4。请回答下列问题：（1）写出你知道的一种通过置换反应生成Fe3O4的化学方程式： 。（2）写出Cr2O72－和硫酸亚铁在酸性条件下反应的离子方程式： 。（3）用上述方法处理废水，得到的组成符合类似于Fe3O4（铁氧体）的复合氧化物CrxFe2O4则x的值为 。（4）若某硫酸亚铁晶体样品中Fe的质量分数为19.0%（杂质中不含铁元素），则样品中FeSO4·7H2O的质量分数为 。
3、（5分）CuSn合金为六方NiAs型结构，其六方晶胞参数为a = 419.8 pm，c = 509.6pm，晶胞中原子分数坐标为：Cu(0，0，0)，(0，0，1/2)；Sn(2/3，1/3，1/4)，(1/3，2/3，3/4)。请回答下列问题。
（1）有人将各原子的分数坐标表示为：Sn (0，0，0)，(2/3，1/3，1/2)；Cu (1/3，2/3，3/4)，(1/3，2/3，1/4)。这种描述是否代表相同的结构型式？为什么？
（2）计算晶体的密度。
（3）计算Cu－Cu间的最短距离。
4、（8分）甲基叔丁基醚是一种重要的无铅汽油添加剂。通常有两种合成方法：①以甲醇为溶剂，在质子酸催化下，通入异丁烯来合成；②甲醇和叔丁醇在质子酸催化下进行分子间脱水。
请回答下列问题：
（1）写出两个反应的化学方程式。
（2）如有HBF4和HCl二种强酸，问哪一种酸做催化剂好？哪种差？并简述理由。
（3）写出反应①的机理（用反应式表示）。
（4）反应②的收率接近定量，请问为什么不易生成二甲醚、二叔丁醚？
5．（9分）已知碳碳双键的碳原子上连有羟基的结构是不稳定的结构。A是一种直链一溴代物，1 mol A与2 mol H2加成生成 1mol G，F是五元环状化合物，其化学式为C4H6O2。物质间的转化关系如下图所示。
请根据上面的转化关系回答问题：
（1）化合物F的结构简式是 ，化合物C的结构简式是 。
（2）化合物A含有的官能团有 。
（3）G的结构简式是 。
（4）写出 D在一定条件下发生加聚反应的化学方程式 。
（5）写出D→E的化学方程式： 。
6、（9分）胆矾在受热过程中发生如下反应：
CuSO4·5H2O CuSO4 + 5H2O ; CuSO4 CuO + SO3
4CuO 2Cu2O + O2; 2SO3 2SO2 +O2
试讨论胆矾晶体受热分解的相关问题：
1．取一定量硫酸铜晶体（CuSO4·xH2O）置于已知质量的坩埚中称重，测得硫酸铜晶体的质量为a g。用酒精灯将坩埚充分加热，然后放入干燥器中冷却，再称重。经多次加热、冷却、称重，直到质量基本不变，测的坩埚中剩余固体物质的质量为b g。
（1）该晶体中x的实验值为 。
（2）将实验值与化学式（CuSO4·5H2O）比较，若实验值大于5，造成误差的原因可能是（填序号） 。
a．实验中部分固体溅出 b．加热温度过高 c．部分样品已风化
2．另取25.0 g胆矾（CuSO4·5H2O），缓慢升温至1000℃。
（1）在加热过程中，当固体物质的质量为10.0 g时，该固体可能是（用化学式表示）

（2）在1000℃时，除水外，其余气态产物物质的量（n）的取值范围是（不考虑实验误差） 。
7、（9分）贵州兴义是我国的重要产金地区之一，每年从金矿中提取数吨的纯金。已知： ΘAu+/Au = 1.692V， ΘO2/OH－ = 0.401V， ΘAu(CN)2－/Au = －0.60V，请应用这些数据说明用氰化法从金矿中提取金的原理并写出主要化学反应方程式。
用价键理论说明配离子[CoF6]3－和[Co(CN)6]3－其中心离子杂化类型，离子的磁性和稳定性。
通过计算比较铬酸银和氯化银溶解度的大小，已知Ksp(Ag2CrO4) = 1.12×10－12，而Ksp(AgCl) = 1.77×10－10。
8、（11分）荣获2005年诺贝尔化学奖的三位科学家是在烯烃复分解反应研究方面取得了显著成就。烯烃的复分解反应机理可视为双键断裂，换位连接，如：
CH2=CHR1 + CH2=CHR2 CH2=CH2 + R1CH=CHR2
已知：① R－CH2－CH =CH2 + Cl2 R－CHCl－CH =CH2 + HCl
② F是油脂水解产物之一，能与水任意比互溶；K是一种塑料；I的化学式为C9H14O6。物质转化关系如下图所示：
回答下列问题：
1．C4H8属于烯烃的同分异构体有 种。
2．请写出下列物质的结构简式：A． B．
3．请选择下列反应的类型（填序号）：
乙醇 → B： E → F：
a．加成 b．取代 c．酯化 d．消去
4．写出C → D的反应方程式：
5．K中的链节是 ；K属于 （线型、体型）结构。
6．化学式为C4H8的所有烯烃，通过烯烃复分解反应后生成的C5H10有 种结构。
第八题图片
9．（9分）香豆素内酯化学式为C9H6O2，分子中除有一个苯环外，还有六元环，它可以通过一定的合成路线得到：（香豆素内酯）一定条件
（1）起始反应物A的分子模型如下图所示（图中球与球之间的连线代表化学键，如单键、双键）。A的结构简式为 ，A的同分异构体有多种，其中含苯环的同分异构体有 种（不包含A）。
（2）反应A生成B的化学方程式为： 。
（3）现有B和C的混合物n mol，在空气中完全燃烧消耗O2 L，生成CO2 a L、H2O b L（气体体积均在标准状况下测定）。若设B、C混合物中含B x mol，则x的计算式为： 。
第9题图片
A B
10、（12分）某一混合溶液(可能含有Pb2+、Bi3+、Cu2+、Cd2+、As(V)、Sb(V)、Sn(IV)和Hg2+等离子)用盐酸调节酸度，使盐酸浓度达到0.30mol·L-1。
通入H2S气体，有沉淀生成。沉淀不溶于Na2S，但溶于6mol·L-1HNO3之中，并有硫析出，除硫后得无色溶液。
用NH3·H2O处理上步所得无色溶液，有白色沉淀生成，加入过量NH3·H2O时白色沉淀全部溶解。
请依据上述实验现象判断该溶液中一定不存在题中所列的哪些离子。
第11题（10分) 有人设计了如下甲醇(methanol) 合成工艺：
其中，①为甲烷气源，压强250.0kPa，温度25oC，流速55.0 m3﹒s-1。②为水蒸气源，压强200.0kPa,温度150oC，流速150.0 m3﹒s-1。合成气和剩余反应物的混合物经管路③进入25oC的冷凝器(condenser)，冷凝物由管路⑤流出。在B中合成的甲醇和剩余反应物的混合物经⑥进入25oC的冷凝器，甲醇冷凝后经管路⑦流出，其密度为0.791g﹒mL-1。
12-1. 分别写出在步骤A和步骤B中所发生的化学反应的方程式。
12-2. 假定：所有气体皆为理想气体，在步骤A和B中完全转化，气液在冷凝器中完全分离，计算经步骤A和步骤B后，在一秒钟内剩余物的量。
12-3. 实际上，在步骤B中CO的转化率只有三分之二。计算在管路⑥中CO、H2和CH3OH的分压（总压强为10.0 MPa）。
12-4. 当甲醇反应器足够大，反应达到平衡，管路⑥中的各气体的分压服从方程 式中p0=0.100 MPa, 计算平衡常数Kp。
第12题（10分）溴酸钾测定苯酚纯度的步骤如下：称取含苯酚0.6000 g的试样溶于2000mL 0.1250mol/L KBrO3溶液（该溶液含过量的KBr），加酸酸化。放置，待反应完全后加入KI，而后用0.1050mol/L Na2S2O3溶液滴定生成的碘，滴定终点为20.00mL。计算试样中苯酚的质最分数。
1题答案
2题答案
3题答案
（1）代表相同的结构构型式（1分）；利用坐标平移法可以证明这一点（1分。用图示同样得分）。利用坐标平移法证明时，将每个原子移动 1/3,2/3,3/4。即有：
Cu（0,0,0）→ Cu（1/3,2/3,3/4） Cu（0,0,1/2）→ Cu（1/3,2/3,1/4）
Sn（2/3,1/3,1/4）→ Sn（0,0,0） Sn（1/3,2/3,3/4）→Sn（2/3,1/3,1/2）
图示证明如下（还可有其他图示方式，只要合理，同样得分）
● Cu * Sn ● Cu * Sn
（2）（2分）
(3) （1分）
（也可用两点间距离公式等方法计算，只要合理，同样得分）

4题答案
（1）

（2） HBF4好，HCl差，因为BF4- 亲核性差，不易和(CH3)3C+生成副产物，而Cl- 亲核性较好，易和(CH3)3C+形成(CH3)3Cl副产物。
（3）

（4） 二甲醚不易生成是由于甲醇不易与H+形成碳正离子中间体H3C+，因而不易与甲醇生成二甲醚。
叔丁醇容易生成(CH3)3C+中间体，但叔丁醇的体积大，不易进一步与(CH3)3C+ /反应。因此只有(CH3)3C+与甲醇间的交叉反应产物。
5题答案
6题答案
1. (2分)(1) 80(a-b)/9b
(2分)(2) a
2. (2分)(1) CuSO4、CuO
(3分) (2) 0.125mol7题答案
1、答：E = +--
=0.401-(-0.60)
=1.001>0
4Au+8NaCN+2H2O+O2=4Na[Au(CN)2]+4NaOH
2[Au(CN)2]-+Zn=[Zn(CN)4]2-+2Au
2、答：[CoF6]3- sp3d2杂化 外轨型杂化 不稳定
磁矩 m===4.98
[Co(CN)6]3- d2sp3杂化 内轨型杂化 稳定
磁矩 m===0
3、答：设Ag2CrO4的溶解度为s1；AgCl 的溶解度为s2
(2 s1)2· s1 =1.12×10-12
s1=6.5×10-5mol·L-1
s2 2=1.77×10-10
s2 =1.33×10-5 mol·L-1
∴Ag2CrO4的溶解度大。
8题答案
1. 3 (1分)
2. (1分)
(1分)
3. d (1分) b (1分)
4. (2分)
5. (1分) 线型 (1分)
6. 2 (2分)
9题答案
10题答案
由实验1知可能含有Pb2+、Bi3+、Cu2+、Cd2+等离子。无色溶液，说明无Cu2+离子。
由实验2知溶液中有Cd2+离子，而不含Pb2+、Bi3+离子。
综上可知溶液中Pb2+、Bi3+、Cu2+、As(V)、Sb(V)、Sn(IV)和Hg2+等离子不存在。
11题答案
1. CH4(g)＋H2O(g)＝CO(g)＋3H2(g) (1分)
CO(g)＋2H2(g)＝CH3OH(g) (1分)
2. n(CH4)＝(250.0×103×55.0)／(8.314×298) ＝5.55×103(mol)
n [H2O(g)]＝(200.0×103×150.0)／(8.314×423) ＝8.53×103(mol)
经步骤A后在③中过量的H2O(g)＝(8.53×103－5.55×103) mol ＝2.98×103 mol (1 分)
在步骤A中生成的CO和H2的摩尔比为1:3，而在步骤B中消耗的CO和H2的摩尔比为1:2，故经步骤B后剩余的H2为5.55×103mol
11题答案
3.nT ＝ n(CO)＋n(H2)＋n(CH3OH)
＝｛5.55×103×1/3＋(16.65×103－5.55×103×2/3×2) ＋5.55×103×2/3｝mol
＝ 14.8×103mol (1 分)
p(i)＝ pT×ni／nT总
p(CO) ＝10.0 MPa×(5.55×103×1/3／14.8×103) ＝ 0.125 MPa (1分)
p(H2) ＝10.0 MPa×(9.25×103／14.8×103) ＝0.625 MPa ( 1分)
p(CH3OH) ＝10.0 MPa×(5.55×103×2/3／14.8×103) ＝ 0.250 MPa ( 1分)
4. Kp＝0.250×(0.100)2／(0.125×0.6252) ＝ 5.12×10-2 ( 2分)
12题答案
KBrO3(1mol) ~ 3Br2(3mol) ~ C6H5OH(1mol) ~ 6S2O32–(6mol)
0.1250 mol/L×0.02000 L – 0.1050 mol/L×0.02000L/6＝2.150×10–3 mol
(2.150×10–3mol/L×94.11g/mol/0.6000g)×100%＝33.72 % (9分)
2个算式若是正确的但运算出错可各得2分。
若利用化学方程式计算，需列出4个化学方程式，方程式正确可各得1分。
本题的有效数字为4位。若最后结果的有效数字错误扣1分。