化学岛第一届我爱XX杯

化学岛 “我爱XX
杯”化学竞赛试题
氧化还原反应是一类极其重要的化学反应，它在无机化学、有机化学、生物化学、分析化学、物理化学等重要的化学研究领域都占有不可替代的重要地位，以下问题都是和氧化还原反应的基本原理相关的。

1-1（3分）
氧化-还原电对的电极电势高低是判断氧化还原反应能否自发进行的重要标准，已知pH=1时电极电势如下，请根据电极电势写出（1）（2）两个方程式。

E(I2/I-)=0.535V；E(IO3-/I-)=1.20V；
E (MnO4-/MnO2)=1.697V；E(MnO2/Mn2+)=1.230V。

（1）在碘离子过量的条件下，酸性高锰酸钾与碘化钾反应。

（2）在高锰酸钾过量的条件下，酸性高锰酸钾与碘化钾反应。

很多氧化还原反应，从电极电势来看可以进行，但是它实际进行的速率很小。

请
在动力学、热力学上都允许的氧化还原反应一般视为可以进行，但是这些反应不一定可以应用于定量分析。

试简要解释为何下述两个反应不能用于氧化还原滴定。

（1）重铬酸钾与过氧化氢反应。

2+2+
氧化还原反应一个很重要的应用就是制造原电池，而新型的原电池又是当今科技工业所非常重视的工艺。

以色列科学家研制的“超级铁”电池便是一种具有强大性能的优良原电池。

使用六价铁化合物如高铁酸钾、高铁酸钡作为正极，可以使得单位质量的正极材料得到更多的电子，从而大大提高电池性能，因此六价铁化合物也被称为"超级铁"。

通常情况下，六价铁化合物很不稳定，遇到含有镍、钴等物质的溶液时很容易分解，因此人们很少考虑用它作为电极。

以色列科学家发现，使用氢氧化钾溶液作为电池的电解液，严格控制其纯度，使之不含镍、钴等物质，就能使"超级铁"电极保持稳定状态，令电池持久耐用。

以下几个小问题就是围绕这种电池和与其有关的氧化还原反应而提出的。

1-4-1（3分）
制备该电池常用的电极材料——高铁酸钾一般有两种途径；一种是向碱性Fe(OH)3悬浊液中通入一种强氧化性的气体；另一种是以氢氧化钾溶液为电解质，利用电解法制备，同时产生气体。

又已知高铁酸钡与硫酸钡类质同晶。

试根据上
高铁酸钾在酸性溶液中极其不稳定，请写出它在酸性溶液中发生反应的离子方程
下表是某些四卤化碳和四卤化硅的性质小结：
卤化物 CF 4 SiF 4 CCl 4 SiCl 4 CBr 4
沸点/摄氏度 -128 -95.7 76.72 57.0 189.5 Δf H m /(kJ/mol) -679.9 -1548.1-139.5 -609.6 -160 C(Si)-X 平均键能(kJ/mol) 485 565 327 381 285 C(Si)-X 键键长/pm 135 157 177 202 194 又已知；Si-H 键能318kJ/mol ，C-H 键能411kJ/mol 。

2-1（2分）
仔细对比CF 4和SiF 4、CCl 4和SiCl 4以及SiH 4和CH 4的键能，用学过的结构理论
解释该数据。

2-2（3分）
已知液态水的标准摩尔生成焓为-285.84 kJ/mol ，CO 2(g)的标准摩尔生成焓为
-393.51KJ/mol ，HCl(aq)的标准摩尔生成焓为-167.46kJ/mol ，试计算四氯化碳和
水解的焓变，并利用基础化学原理判断这个反应在热力学上是否可以自发进行，
并说明该反应实际上难以进行的原因。

以Cu和Ni为催化剂，在室温下令Br2和F2按适当比例混合，并以蒸馏法提纯，可以制备一种常见的化合物A，A是浅黄草色液体，具有比较强的反应活性。

3-1（2分）
化合物A的电导率比起一般的液态二元化合物要大很多，据科学研究表明，是因液态A中存在自离解平衡而致。

因此，A的电解歧化反应也是比较容易进行的。

电解时，阳极看不到明显变化，而阴极呈棕色。

试写出化合物A的自解离平衡方程式和电解时的电极反应方程式。

化合物A可以用于测定合金中少量氧元素的质量分数，请用一个化学方程式表
化合物A在核工业中也有非常重要的应用，试推测这一应用，并写出和它有关
酸碱滴定是一切分析化学学习的基础。

请回答下面几个与酸碱滴定有关的问题。

4-1（1.5分）
二氧化碳的存在对于酸碱滴定的结果会有影响。

以酚酞为指示剂，用标定浓度为0.1094mol/L 的氢氧化钠溶液滴定25.00ml 的盐酸，消耗24.86ml 。

三天以后，再用同一瓶氢氧化钠溶液滴定相同体积的同一瓶盐酸，消耗了24.95ml 。

如改用甲基橙或甲基红做指示剂，三天后的滴定和三天前的结果有无区别，为什233滴定法可以测定该混合碱中各组分的浓度。

某实验员欲总结混合碱滴定的规律，他以标定好的盐酸为标准溶液，采用双指示剂法进行滴定。

已知pKa 1=6.38，pKa 2
=10.25，滴定混合碱溶液的体积为25.00ml
，盐酸的浓度为c 0。

以酚酞为指示剂滴定至无色，消耗盐酸V 1ml ，以甲基橙为指示剂滴定至稍稍变红，又消耗了盐酸V 2ml 。

4-3（1分）
请列出一个表格，讨论在V 1、V 2存在不同数量关系的时候，混合碱溶液的组分，
在实验室用Co(II)在氨水中用空气氧化的实验中，一位学生忘记了加入活性炭催化剂，结果离析出了一种棕色的化合物A。

A经抽滤提纯，进行元素分析，发现Co的质量分数为25.5%，Cl的质量分数为30.7%。

该学生又对该化合物进行了一些定性检验，发现它在浓氨水中稳定，但在酸中A很快分解，放出大量气体，该气体具有助燃性。

经磁天平检验，A呈反磁性。

5-1（4分）
到了绿色化合物B，B具有顺磁性，其磁矩约为1.75B.M.。

经元素分析，计算出B中Co的质量分数为23.7%，Cl的质量分数为35.6%。

经电子自旋共振证明，该化合物中2个钴原子完全等价。

5-3（5分）
化合物A常被用于制作压电材料，其晶体也拥有非常典型的结构。

在A的晶体中，钡原子和氧原子一起形成立方最密堆积，而钛原子填入氧原子组成的八面体空隙。

6-1（1分）
被发现具有高温超导性的钇钡铜氧化物就是A衍生结构的典型代表。

下面是化合物A的部分晶胞：
6-3（3分）
已知该化合物的化学式为YBa2Cu3O7，请在晶胞的合适位置填入氧原子，以使其符合化学式。

6-4（1分）
沉淀的转化是溶液中常见的反应。

6-1（4分）
可否用饱和氯化钠溶液处理AgSCN沉淀，使之转化为AgCl？试通过计算说明。

（NaCl的溶解度约为5.4mol/L，Ksp(AgSCN)=1.0×10-12,Ksp(AgCl)=1.8×10-10，
有机化合物A具有较强的酸性，在有机合成中用途颇多。

将0.3521g化合物A 溶于合适比例的水-醇混合溶液中，以酚酞为指示剂，用标定浓度为0.09853mol/L 的氢氧化钠标准溶液滴定，消耗了24.80ml。

已知A是一种一元酸。

6-1（2分）
经燃烧实验确定，0.5346g化合物A燃烧时，用浓硫酸吸收产生的水，浓硫酸增重0.2674g。

将化合物溶于较浓的氢氧化钠溶液中加热一段时间，再加入足量盐酸酸化，再一次加热时，产生了令澄清的Ba(OH)2溶液变混浊的气体。

为什么A具有较强的酸性（A可以被氢氧化钠溶液滴定！这一点和其他和A结
Veticadinol（M）属于倍半萜烯。

萜烯是一类含有两个或多个异戊二烯单元的化合物，倍半萜烯包含三个异戊二烯单元。

含有2,8-二甲基-5-异丙基十氢化萘骨架的倍半萜烯，如Veticadinol（M）统称为Candinanes。

在这些化合物中，只有一种结构具有特殊的活性，即真正的Candinanes，它具有反式稠环结构，而且具有特定的手性结构。

Veticadinol是由Chiurdoglu和Delsemme在1961年从岩兰草油中分离到的，但起初提纯困难，很多小组都尝试了它的全合成工作，不过大多只能得到异构化的混合物。

直到1998年，Tietze首次成功地完成了该物质的立体选择性合成。

下面就是以二氢月桂烯为原料合成Veticadinol
的一个合成路线。

请在图中将化合物M分为异戊二烯单元。

（如图实线处分隔，1分）9-3（2分）
10-1（7分）
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化学岛 “我爱XX
杯”化学竞赛试题
氧化还原反应是一类极其重要的化学反应，它在无机化学、有机化学、生物化学、分析化学、物理化学等重要的化学研究领域都占有不可替代的重要地位，以下问题都是和氧化还原反应的基本原理相关的。

1-1（3分）
氧化-还原电对的电极电势高低是判断氧化还原反应能否自发进行的重要标准，已知pH=1时电极电势如下，请根据电极电势写出（1）（2）两个方程式。

E(I2/I-)=0.535V；E(IO3-/I-)=1.20V；
E (MnO4-/MnO2)=1.697V；E(MnO2/Mn2+)=1.230V。

（1）在碘离子过量的条件下，酸性高锰酸钾与碘化钾反应。

（2）在高锰酸钾过量的条件下，酸性高锰酸钾与碘化钾反应。

很多氧化还原反应，从电极电势来看可以进行，但是它实际进行的速率很小。

请
在动力学、热力学上都允许的氧化还原反应一般视为可以进行，但是这些反应不一定可以应用于定量分析。

试简要解释为何下述两个反应不能用于氧化还原滴定。

（1）重铬酸钾与过氧化氢反应。

2+2+
氧化还原反应一个很重要的应用就是制造原电池，而新型的原电池又是当今科技工业所非常重视的工艺。

以色列科学家研制的“超级铁”电池便是一种具有强大性能的优良原电池。

使用六价铁化合物如高铁酸钾、高铁酸钡作为正极，可以使得单位质量的正极材料得到更多的电子，从而大大提高电池性能，因此六价铁化合物也被称为"超级铁"。

通常情况下，六价铁化合物很不稳定，遇到含有镍、钴等物质的溶液时很容易分解，因此人们很少考虑用它作为电极。

以色列科学家发现，使用氢氧化钾溶液作为电池的电解液，严格控制其纯度，使之不含镍、钴等物质，就能使"超级铁"电极保持稳定状态，令电池持久耐用。

以下几个小问题就是围绕这种电池和与其有关的氧化还原反应而提出的。

1-4-1（3分）
制备该电池常用的电极材料——高铁酸钾一般有两种途径；一种是向碱性Fe(OH)3悬浊液中通入一种强氧化性的气体；另一种是以氢氧化钾溶液为电解质，利用电解法制备，同时产生气体。

又已知高铁酸钡与硫酸钡类质同晶。

试根据上
高铁酸钾在酸性溶液中极其不稳定，请写出它在酸性溶液中发生反应的离子方程下表是某些四卤化碳和四卤化硅的性质小结：
卤化物 CF 4 SiF 4 CCl 4 SiCl 4 CBr 4 沸点/摄氏度 -128 -95.7 76.72 57.0 189.5 Δf H
m /(kJ/mol) -679.9 -1548.1-139.5 -609.6 -160 C(Si)-X 平均键能(kJ/mol) 485 565 327 381 285 C(Si)-X 键键长/pm 135 157 177 202 194 又已知；Si-H 键能318kJ/mol ，C-H 键能411kJ/mol 。

2-1（2分）
仔细对比CF 4和SiF 4、CCl 4和SiCl 4以及SiH 4和CH 4的键能，用学过的结构理论解释该数据。

2-2（3分）
已知液态水的标准摩尔生成焓为-285.84 kJ/mol ，CO 2(g)的标准摩尔生成焓为-393.51KJ/mol ，HCl(aq)的标准摩尔生成焓为-167.46kJ/mol ，试计算四氯化碳和水解的焓变，并利用基础化学原理判断这个反应在热力学上是否可以自发进行， 并说明该反应实际上难以进行的原因。

以Cu和Ni为催化剂，在室温下令Br2和F2按适当比例混合，并以蒸馏法提纯，可以制备一种常见的化合物A，A是浅黄草色液体，具有比较强的反应活性。

3-1（2分）
化合物A的电导率比起一般的液态二元化合物要大很多，据科学研究表明，是因液态A中存在自离解平衡而致。

因此，A的电解歧化反应也是比较容易进行的。

电解时，阳极看不到明显变化，而阴极呈棕色。

试写出化合物A的自解离平衡方程式和电解时的电极反应方程式。

化合物A可以用于测定合金中少量氧元素的质量分数，请用一个化学方程式表
化合物A在核工业中也有非常重要的应用，试推测这一应用，并写出和它有关
酸碱滴定是一切分析化学学习的基础。

请回答下面几个与酸碱滴定有关的问题。

4-1（1.5分）
二氧化碳的存在对于酸碱滴定的结果会有影响。

以酚酞为指示剂，用标定浓度为0.1094mol/L 的氢氧化钠溶液滴定25.00ml 的盐酸，消耗24.86ml 。

三天以后，再用同一瓶氢氧化钠溶液滴定相同体积的同一瓶盐酸，消耗了24.95ml 。

如改用甲基橙或甲基红做指示剂，三天后的滴定和三天前的结果有无区别，为什
233滴定法可以测定该混合碱中各组分的浓度。

某实验员欲总结混合碱滴定的规律，他以标定好的盐酸为标准溶液，采用双指示剂法进行滴定。

已知pKa 1=6.38，pKa 2=10.25，滴定混合碱溶液的体积为25.00ml ，盐酸的浓度为c 0。

以酚酞为指示剂滴定至无色，消耗盐酸V 1
ml ，以甲基橙为指示剂滴定至稍稍变红，又消耗了盐酸V 2ml 。

4-3（1分）
请列出一个表格，讨论在V 1、V 2存在不同数量关系的时候，混合碱溶液的组分，
在实验室用Co(II)在氨水中用空气氧化的实验中，一位学生忘记了加入活性炭催化剂，结果离析出了一种棕色的化合物A 。

A 经抽滤提纯，进行元素分析，发现Co 的质量分数为25.5%，Cl 的质量分数为30.7%。

该学生又对该化合物进行了一些定性检验，发现它在浓氨水中稳定，但在酸中A 很快分解，放出大量气体，该气体具有助燃性。

经磁天平检验，A 呈反磁性。

5-1（4分）
到了绿色化合物B ，B 具有顺磁性，其磁矩约为1.75B.M.。

经元素分析，计算出B
中Co 的质量分数为23.7%，Cl 的质量分数为35.6%。

经电子自旋共振证明，该化合物中2个钴原子完全等价。

（5-3（5分）
5-4（1分）
化合物A常被用于制作压电材料，其晶体也拥有非常典型的结构。

在A的晶体中，钡原子和氧原子一起形成立方最密堆积，而钛原子填入氧原子组成的八面体空隙。

6-1（1分）
（
在自然界中，存在着多种具有化合物A衍生结构的化合物。

被发现具有高温超导性的钇钡铜氧化物就是A衍生结构的典型代表。

下面是化合物A的部分晶胞：
6-3（3分）
已知该化合物的化学式为YBa2Cu3O7，请在晶胞的合适位置填入氧原子，以使其符合化学式。

6-4（1分）
沉淀的转化是溶液中常见的反应。

6-1（4分）
可否用饱和氯化钠溶液处理AgSCN沉淀，使之转化为AgCl？试通过计算说明。

（NaCl的溶解度约为5.4mol/L，Ksp(AgSCN)=1.0×10-12,Ksp(AgCl)=1.8×10-10，
有机化合物A具有较强的酸性，在有机合成中用途颇多。

将0.3521g化合物A 溶于合适比例的水-醇混合溶液中，以酚酞为指示剂，用标定浓度为0.09853mol/L 的氢氧化钠标准溶液滴定，消耗了24.80ml。

已知A是一种一元酸。

6-1（2分）
经燃烧实验确定，0.5346g化合物A燃烧时，用浓硫酸吸收产生的水，浓硫酸增重0.2674g。

将化合物溶于较浓的氢氧化钠溶液中加热一段时间，再加入足量盐酸酸化，再一次加热时，产生了令澄清的Ba(OH)2溶液变混浊的气体。

（
为什么A具有较强的酸性（A可以被氢氧化钠溶液滴定！这一点和其他和A结
Veticadinol（M）属于倍半萜烯。

萜烯是一类含有两个或多个异戊二烯单元的化合物，倍半萜烯包含三个异戊二烯单元。

含有2,8-二甲基-5-异丙基十氢化萘骨架的倍半萜烯，如Veticadinol（M）统称为Candinanes。

在这些化合物中，只有一种结构具有特殊的活性，即真正的Candinanes，它具有反式稠环结构，而且具有特定的手性结构。

Veticadinol是由Chiurdoglu和Delsemme在1961年从岩兰草油中分离到的，但起初提纯困难，很多小组都尝试了它的全合成工作，不过大多只能得到异构化的混合物。

直到1998年，Tietze首次成功地完成了该物质的立体选择性合成。

下面就是以二氢月桂烯为原料合成Veticadinol的一个合成路线。

9-1（12分）
C
请在图中将化合物M分为异戊二烯单元。

（如图实线处分隔，1分）
9-3（2分）
10-1（7分）
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