2020 年化学竞赛模拟押题试题二

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第 一 题 1．天体化学研究天体的化学组成，进而揭示天体的演化。据认为“红巨星”星体内部发生着合成重元素的中子俘获反应，例如 68Zn 可以俘获 1 个中子形成 A ，过剩的能量以光子形式带走；A 发生 β 衰变转化为 B 。试写出平衡的核反应方程式 。

2. 海底物质勘探是世界强国竞相研究的对象。美国哥伦比亚大学的科学家根据对沉积物中稀土元素钕（Nd ）的分析发现，北大西洋和太平洋海水中的 143Nd 和 144Nd 比例差异很明显，由此得出周围大陆的岩石中 143Nd 和 144Nd 含量不同的结论。该结论在地理学上的意义是 。

3. 化学家成功合成第 101 号元素。为纪念俄国科学家门捷列夫，该元素被命名为钔 （Md ）。其合成步骤是：用 α 粒子轰击 253 Es 得到，同时放出一个中子。后来苏联杜布纳联合核子研究所的 3.1m 重离子加速器，用 22 Ne 轰击238 U 靶，并放出四个常见的实物粒子，

10 92 也曾获得数百个 256 Md 原子，请写出以上两个核反应方程式。

第二题

下列所举六个化合物（记为 1~6）均由短周期 X 、Y 、Z 三种元素组成，其1. 算过程。

2. 在水溶液中，化合物 4 的水溶液能与淀粉-KI 溶液发生反应，溶液变蓝色。从理论上讲，在较高温度时，该反应速率很快。但实验结果表明：在较高温度下上述实验现象不明显。

（1） 试写出上述化学反应的离子方程式 。 （2） 简要叙述实验现象不明显的原因 。 （3） 为了加快化学反应，有人在化合物 4 与淀粉-KI 溶液的混合溶液中加入了盐 A 后，反应能瞬间完成。请问 A 为 ；其离子方程式为 ；判断上述反应已经完成的方法是 。

第三题

某常见金属A，与某气体 B 加热化合生成C；取 3.65g C 溶于水激烈地放出气体，所得气体D 经碱洗干燥后为140mL（标准状况），同时得到溶液E。向溶液E 中添加0.05mol 的硫代硫酸钠溶液，恰好完全反应生成一种白色沉淀F，几分钟内沉淀变黑后转化为G。向E 里加入钠盐H 得到黄色沉淀I，该沉淀有感光性，加热到1360C 和1460C 分别发生相变。H 的酸性溶液中通入气体D，使溶液颜色由无色转化为深棕色的J。

1. 写出A~I 各物质的化学式；

2. 写出C 溶于水、F 转化为G、H 溶液颜色变化的反应方程式；

3. 黄色沉淀的物质有多种结构。它的高温相有什么特殊物理化学性质？请说明之。

第四题

据2013 年3 月《都市快报》消息，浙江大学高分子系高超教授的课题组最近制造出一种超轻物质，取名“碳海绵”，是目前世界上已知的最轻固体材料。这一成果被权威科学杂志《自然》在

。高超课题组这些“研究要闻”栏目中重点配图评论（2013 年2 月28 日的第494 期404 页）

年一直从事石墨烯宏观材料的研发。他们用石墨烯制造出了气凝胶——“碳海绵”。“碳海绵”每立方厘米重0.16 毫克，比氦气还要轻，约是同体积大

小氢气重量的两倍。

富勒烯之一的C60是碳元素的一种同分异构体，其结构见右，由五元

环和六元环组成的封闭多面体。

试回答下列问题：

1.质谱仪探测发现，富勒烯全部由偶数个碳原子组成，而没有发现

奇数个碳原子组成的。请通过计算推理（不使用欧拉公式）。计算碳原子的

杂化形态。

2.C60可看作截顶的二十面体，结构简式如右图所示。尽管C60中60

个碳原子等同，但却有两种不同类型的C-C 键。其中 1 种为138pm；

另一种为145pm。

（1）请在右图中标明这2 种类型的键。

（2）计算这2 种类型的键各有几条，并说明你的理由。

3.富勒烯中C70形似橄榄球，由2 个类C60半球，通过另外10 个碳原子桥联构成，存在1条5重对称轴（绕轴旋转720可重合，C60中有6条5重轴），是富勒烯中独一无二的。

C60共有种类型的碳原子，种类型的C-C 键。

4.C60能和一系列过渡金属，尤其是第Ⅷ族的过渡金属化合物反应。最常见的形式是金属化合物加成到双键性质的C-C 键上，形成配合物。例如，OsO4是一强氧化剂。若将C60在吡啶（Py）溶液中用OsO4处理，产生单加成产物A 与若干种双加成异构体B（产物中Os 六配位）。

（1）利用下图画出A 的结构简式（补充未反应的双键）

（2）确定双加成产物B 的异构体种数

（3）预测化合物A、B 中发生加成的碳原子距中心远了还是近了，为什么？

5.富勒烯是一类空心笼，笼内能容纳一个或几个原子，形成包合物。已知C 原子的共价半径为77pm，范德华半径为170pm，估算C60笼内空腔直径。

第五题

人们为了研究生物体内蛋白质与过渡金属离子配合物所产生的生命活动，常常合成一些结构类似但又简单的配合物，从对这些模拟化合物的研究中可以观察到类似的生命现象。合

成CuSalen就是这项研究的一部分。

所谓Salen是水杨醛（邻羟基苯甲醛）与乙二胺缩合形成的产物。通常醛类与有机胺类缩合的产物统称为西佛碱。有机配体A就是水杨醛（邻羟基苯甲醛）与乙二胺缩合形成的西佛碱。在严格控制pH条件下，A可与Cu2+在HCl介质中反应生成B，B中铜元素质量分数为19.4%。

1. 通过计算确定A和B的结构式：A ；B 。

2. 若pH太低，产率会下降，生成化合物C，C中铜元素质量分数是9.54%，氯元素质量分数是10.6%，写出C的结构式，有利于生成C的原因是。

3. 若pH 太高，产率也会下降，其原因是。

第六题

已知NaCl 的晶体结构如右图所示，它属于立方晶系，晶胞参数a

＝564.0pm。

（r Na+=102pm r Cl-＝181pm r O2-＝140pm）

1. 根据Na+和Cl-的离子半径值，了解在这结构中负离子是否

接触？这种结构的稳定性如何？

2. 试计算NaCl 晶体的密度D。

3. NaH 具有NaCl 型结构，晶胞参数a＝488pm，求H-的半径。

4. 将右图晶胞中顶角上的Na+和中心的Cl-除去，将Na+换成Nb2+，Cl-换成O2-即得NbO 晶胞，试画出NbO 的晶胞和其中Nb6原子簇的结构；已知晶胞参数a＝421pm，计算晶体的密度；计算Nb2+的离子半径。

5. 将右图晶胞中面心和体心的原子除去，顶角上的Na+换成U6+，棱上的Cl-换成O2-，得UO3的晶体结构，立方晶胞参数a＝415.6pm。试画出UO3晶胞的结构；计算晶体的密度，计算U6+的离子半径；画出由处在12 条棱上的O2-组成的立方八面体的图形。计算该多面体的自由孔径。

第七题

邻硝基苯甲醛是一种重要的精细有机化工中间体，可由邻硝基甲苯通过间接电氧化法制备。合成流程如下：

①取106g Ce2(CO3)3·5H2O，加入320mL 水，搅拌下缓慢滴加600mL 70%甲磺酸溶

液。所得混合溶液全部注入电解槽，室温电解6②用电位滴定法，测量电解后的Ce4+浓度。

③用电解所得到的甲基磺酸铈氧化邻硝基甲苯（易溶于甲磺酸）制备邻硝基苯甲醛。

④…………

1. 写出合成邻硝基苯甲醛过程中的全部化学反应方程式和电极方程式；

2. 流程①中混合溶液应注入电解槽的极室，另一极应注入。

3. 流程②用进行电位滴定测量电解后的Ce4+浓度，写出反应方程式。

如果电解后测得该极室Ce4+浓度为0.368mol/L，则Ce3+的转化率为和电流效率为。

4. 步骤③中用邻硝基甲苯合成邻硝基苯甲醛中，邻硝基甲苯需大大过量才能保证反应的正常进行，其原因是。

5. 将邻硝基苯甲醛从混合错误中分离出来需要多个操作步骤，请选择下面步骤中的若干个，并按先后排序：

①萃取、②过滤、③(减压)蒸馏、④分馏、⑤冷却、⑥加热、⑦干燥、⑧柱色谱(分离) 其

正确排序为。

6. 请简要完成步骤④：，这是相对直接化学合成的最显著优点。

第八题