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2005年全国化学竞赛复赛模拟试卷
第一题（8分）
（一）目前，科学家正在设法探寻“反物质”。所谓“反物质”是由“反粒子”构成的，“反粒子”与其对应的正粒子具有相同的质量和相同的电量，但电荷的符号相反。试回答：
1．若有反α粒子，它的质量数为 ，电荷数为 。
2．如果有该反α粒子轰击反12C原子，得到反H原子，写出该核反应方程式：
（二）黄绿色ClO2具有漂白、消毒作用，沸点9.90℃，制备ClO2的方法是：将湿润的KClO3和草酸（固体）混合加热到60℃即得。
1．ClO2的分子构型为 ；
2．制备反应方程式为
3．用此法制备获得的ClO2和其它生成物分离的方法是
第二题（12分）
N2H4在一定条件下热分解，产生NH3、N2和H2，设反应后混合气体密度为原来的x（同温同压下）。
1．如果产生NH3和N2物质的量比为2︰1，写出N2H4分解的化学方程式；
2．如果x＝7/13，写出N2H4分解的化学方程式；
3．确定x的取值范围： ；
4．计算产生的混合气体中NH3、N2和H2的体积含量。（给出推理、计算过程）
第三题（12分）
合成C60 以及其它球碳分子的方法没有发现最小的球碳分子——C20 的存在。2000 年，德国Freiburg 大学的H.Prinzbach 宣称，他们通过摘除法，已经在气相质谱仪的气体中看到了这种分子。他将C20H20 溶解在液溴里，在烧瓶里加压长时间回流，最终得到平均组成为C20HBr13的产物。在电子冲击质谱仪中观察到了微量C20＋和C202＋的存在。
1．C20的空间模型是 ，其中C－Cσ键数是 ，键角是 。
2．C20H20分子中C原子杂化类型是 ，H－C－C键角比C－C－C键角 （大、小、相等），C20H20中C－Cσ键长比C20中 （长、短、相等）
3．C202＋中存在的π键数是 ，异构体数是 （假设两个失去电子的碳原子相对位置不一样而互为异构体）
4．如果我们将C20HBr13看成唯一产物，请配平下列方程式：
______ C20H20＋______Br2 ________ C20HBr13＋___________
第四题（22分）
（一）联苯乙酸具有强消炎镇痛作用和良好的透皮性能，对治疗关节疾病和肌肉疼痛具有速效、高效和安全性等特点。以苯乙睛为起始原料经四步反应可合成联苯乙酸，反应总收率为33.7%。合成路线如下：
－CH2CN A B C
－ －CH2COOH
（1）确定合理的无机试剂a、b
（2）写出中间产物A、B、C的结构简式
（二）目前，包括我国在内的许多国家都已经暂停销售和使用含苯丙醇胺的药品制剂。苯丙醇胺的英文名称是Phenylpropanolamine，缩写为PPA，化学结构如右图所示：
1．系统命名法命名苯丙醇胺：
2．右图上用*标出苯丙醇胺中的手性碳原子，并确定光学异构体数目。
3．苯丙醇胺容易和盐酸成盐，生成盐酸苯丙醇胺，而被广泛入药。写出盐酸苯丙醇胺的结构简式。
4．以常见有机物A为原料，与硝基乙烷作用，所得产物经还原可以很方便地得到苯丙醇胺。合成路线如下：
A＋CH3CH2NO2 B 苯丙醇胺
写出A、B的结构简式。
第五题（8分）
2000 年，以色列研究者合成了首例金属原子取代苯醌的氧原子形成的新型化合物“金属醌”。在极性溶剂中，它是带正电荷的Ru（Ⅱ）和带负电荷的两性离子，而在非极性溶剂中，它是电中性的（如图Ⅰ，Ⅱ所示）。
1．两性离子是由于分子内质子转移形成的。中学化学中哪一类物质能说明这种现象，并再举一常见例子： 。
2．写出A物质的化学式 。
3．久置于空气中的酚类物质易变色，实际上是被氧化为醌类物质的缘故（也可能更复杂）。请完成并配平苯酚被酸性高锰酸钾氧化为苯醌的化学方程式。
六、（20分）
钛有未来金属之称，具有超众的性能和储藏量大的特点，应用在飞机、火箭、导弹、人造卫星、宇宙飞船、军工、轻工、化工、纺织、医疗以及石油化工等领域。
钛有惊人的抗腐蚀性，一般不与稀酸反应；
钛在高温下能与非金属碳、氮、硼反应生成TiX型化合物，它们硬、难溶、稳定，被称为金属陶瓷；
二氧化钛为白色粉末，俗称钛白，其性质稳定，物理性质优异，兼有铅白的遮盖性能和锌白的持久性能，是重要的高级白颜料；
钛酸亚铁FeTiO3是一种天然存在矿物，是重要的钛资源之一。
1．利用金属钛对空气的强大吸收力，几乎可以形成真空。写出钛加热时吸收空气的反应方程式： ；上述产物中的一种外观酷似黄金，但比黄金耐磨，镀在工艺品外，永探其灿烂金光，它的化学式为： 。
2．钛白的化学制法有两种：一种是用干燥的氧气在923K～1023K时对TiCl2进行氧化，其反应方程式： ；其二是硫酸法，首先使磨细的钛铁矿用浓硫酸在不断地通入空气搅拌的条件下进行反应，制得可溶性二水合硫酸氧盐，其反应方程式： ；趁热过滤，所得滤液叫钛液，加热钛液，促进水解，制得一水合二氧化钛沉淀。其水解反应方程式： ；把水含氧化钛在1173K～1223K煅烧即得钛白。
3．在制造钛白过程中，需要测定钛白Ti（Ⅳ）的含量。测定时首先取10mL钛液用水冲稀10倍，加过量铝粉，充分振荡，使其完全反应，Ti（Ⅳ）＋Al→Ti3＋＋Al3＋。过滤后，取出滤液20mL，向其中滴加2～3滴KSCN溶液，再加5 mL蒸馏水振荡，用酸式滴定管滴加0.1mol/L FeCl3溶液，终点到来时，用去了30mL的FeCl3溶液。求原钛液的物质的量浓度。
4．钛白在自然界中以金红石矿存在。目前大规模生产钛的方法是：首先将金红石、炭粉混合，在高温条件下通入氯气制得TiCl4，其反应方程式为： ；第二是氮气氛围中用过量的镁在加热条件下与TiCl4反应制得金属钛，此步反应方程式： ；如何从上述所得产物中获得纯净金属钛？简述主要步骤： 。
七、（6分）
高炉炼铁的基本反应之一如下：
FeO（s）＋CO（g） Fe（s）＋CO2（g）； △H＞0
1．则该反应中平衡常数K＝
2．已知1100℃时，K＝0.263，温度升高，化学平衡移动后达到新的平衡，高炉内CO2和CO的体积比值 ，平衡常数K值 （填“增大”、“减小”或“不变”）。
3．1100℃时，测得高炉中[CO2]＝0.025mol·L－，[CO]＝0.1mol·L－1，在这种情况下，该反应是否处于平衡状态 （填“是”、“否”），此时，化学反应速率是v正 v逆（填“＞”、“＝”、“＜”＝，其原因是 。
八、（12分）
科学家预言，燃料电池将成为20世纪获得电力的重要途径。因为燃料电池有很多的优点。它的能量转化率比火力发电高一倍多，环境污染少，节能。按燃料电池化学成分的不同，有氢、一氧化碳、联氨、醇和烃等类型；按电解液的性质不同，可分为碱性、酸性、熔盐和固体电解质、高聚物电解质、离子交换膜等类型。
以渗透于多孔基质惰性导电物材料为电极，用35%～50%KOH为电解液，天然气和空气为原料，构成的电池为碱性燃料电池。请写出：
阳极反应： ；阴极反应： ；
电池总反应式： 。
用两种或多种碳酸盐的低熔点混合物为电解质，例如Li2CO3 52%、Na2CO3 48%，采用吸渗锦粉作阴极，多孔性氧化镁作阳极，以含一氧化碳为主要成分的阳极燃料气，混有CO2的空气为阴极燃气，在650℃电池中发生电极反应，这种电池在国外已经问世。请写出有关的反应式。
阳极反应： ；阴极反应： ；
电池总反应式： 。
参考答案
一、1．4 －2（2分）
2． He＋ C→ N＋ H（2分）
3．V型（1分）；
4．KClO3＋H2C2O4＝K2CO3＋2ClO2＋CO2↑＋H2O（2分）；
5．冷凝（1分）；
二、1．4N2H4＝4NH3＋2N2＋2H2（2分）
2．7N2H4＝8NH3＋3N2＋2H2（3分）
3．1/3＜x＜3/5（2分）
4．这个反应由两个独立的反应“3N2H4＝4NH3＋N2、N2H4＝N2＋2H2”组成，即(3a＋b)N2H4＝4aNH3＋(a＋b)N2＋2bH2（a、b为互质的自然数）；因此有x＝(3a＋b)/(5a＋3b)。（3分） NH3含量3x－1；N2含量(1－x)/2；H2含量(3－5X)/2。（3分）
三、1．正十二面体 30 108°（各1分）
2．sp3 大 长（各1分）
3．9（1分） 5（2分）
4．1C20H20＋16Br2 1C20HBr13＋19HBr（氢原子守恒）（3分）
四、（一）a：HNO3/H2SO4；b：H2SO4/HAc（各2分）
（2）A：O2N－ －CH2CN；B：O2N－ －CH2COOH；C：H2N－ －CH2COOH（各2分）
(二)1．1－苯基－1－羟基－2－丙胺（2分）2． 4种（各2分）
3． （2分）
4．A： －CHO；B： （各2分）
五、1．氨基酸类（2分），如：H2N－CH2－COOH ＋H3N－CH2－COO－（1分）
2．C24H42O3P2Ru（2分）
3．5C6H5OH＋6H2SO4＋4KMnO4 5C6H4O2＋2K2SO4＋4MnSO4＋11H2O（3分）
将苯酚化学式改写为C6H4·H2O，苯醌改写为C6H4·O2，由于C6H4部分仍然存在与产物中，而且产物有水，所以相当于在苯醌中的O2 代替了苯酚中的H2O，O2来源于KMnO4。
六、1．Ti＋O2 TiO2 2Ti＋N2 2TiN TiN（各2分）
2．TiCl2＋O2 TiO2＋2Cl2（2分） FeTiO3＋3H2SO4＝Fe(HSO4)2＋TiOSO4·2H2O（2分） TiOSO4·2H2O＝TiO2·H2O＋H2SO4（2分）
3．1.5mol/L（4分）
4．2C＋TiO2＋2Cl2 TiCl4＋2CO（2分） 2Mg＋TiCl4 Ti＋2MgCl2（2分）用过量的稀硫酸溶解过量的镁，不断搅拌，过滤，洗净、干燥（2分）
七、1．[CO2]/[CO]（2分）2．增大（2分） 增大（2分）3．否（2分）＞[CO2]/[CO]＜0.263，碳元素守恒，故[CO2]增大，[CO]减小，即v正将大于v逆。（2分）
八、阳极反应：CH4＋10OH－－8e－＝CO32－＋7H2O；
阴极反应：O2＋2H2O＋4e－＝4OH－；
电池总反应式：CH4＋2O2＋2OH－＝CO32－＋3H2O。
阳极反应：CO＋CO32－－2e－＝2CO2；
阴极反应：O2＋2CO2＋4e－＝2CO32－；
电池总反应式：2CO＋O2＝2CO2。（各2分）
中国化学资料网：http://www.e-huaxue.com/file6/
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