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《中国化学会第21届全国高中学生化学竞赛_决赛_理论试题》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。
1、2008年第2期化学教育·73·中国化学会第21届全国高中学生化学竞赛(决赛)化学理论试题奥林匹克第1题叠氮化合物不仅是重要的化工原料,也是良好的炸药和火箭推进剂,在国防和工业生产中有着广泛的应用。-101—1HN3分子的几何构型为(图中键长单位为10m)。N—N、NN和N≡N的共价键-10-10-10键长分别为1.40×10、1.20×10和1.09×10m,试画出HN3分子的共轭结构式。1—2叠氮有机铝化合物是多种叠氮化反应的试剂。在室温下,将一定量NaN3、苯和Et2AlCl混合,剧烈搅拌反应24h,常压蒸除溶剂,减压蒸馏得到叠氮二乙基铝(Et2A
2、lN3,缩写DEAA)。在低温下,Et2AlCl形成稳定的二聚体,DEAA则形成稳定的三聚体。在上述聚合体中Al原子都是4配位,而且乙基的化学环境相同。试画出Et2AlCl二聚体和DEAA三聚体的结构式。1—3DEAA的饱和蒸气压与温度的关系曲线如右图所示。试计算反应-11—4取浓度为0.100mol·LDEAA的苯溶液,用凝固点下降法测得溶质的平均相对分子质量为372(DEAA三聚体的相对分子质量为381),试计算(DEAA)3在该溶液中的解离率。1—5叠氮桥配合物不仅表现出多样化的桥联方式和聚合结构,在分子基磁性材料研究中极具价值。试画出叠氮桥联形成
3、的双核配合物中叠氮根作桥联配体的各种可能方式(用M表示金属离子)。第2题高铁酸钾(K2FeO4)是一种新型选择性氧化剂和超铁电池的正极材料,在水处理、有机合成、电池工业等方面展现出广阔的应用前景。早在1951年,Thompson等已成功地利用化学方法合成了纯度为97%～99%的K2FeO4。已知相关物质的标准电极电势如下:2—1试写出以Fe(NO3)3为铁源、KClO为氧化剂,在KOH溶液中制备K2FeO4的离子方程式。2—2研究发现,Fe(OH)3能催化溶液中K2FeO4的分解。在相同条件下,分别以Fe(NO3)3和K3[FeF6]为原料制备K2FeO
4、4,哪种铁源制备K2FeO4的产率较高?简述理由。2—3高铁酸在水溶液中有4种形体,其酸常数为pKa1=1.6、pKa2=3.5、pKa3=7.3。pH=1.0的该溶液4种形体中哪2种是主要的?写出它们的化学式。2-2-2—4K2FeO4在KOH溶液中可将甲苯氧化成苯甲醛,FeO4转化为红棕色沉淀和绿色溶液(绿色是由FeO3呈现2-的),该绿色溶液与适量S发生氧化还原反应生成深色沉淀,组成分析发现该沉淀为3种物质的混合物,写出它们的化学式。+2—5以K2FeO4作为锂离子电池的正极材料,可嵌入/脱嵌Li离子。1.00gK2FeO4的理论容量为406mAh
5、,请通过+计算写出K2FeO4可逆嵌入/脱嵌Li的方程式。第3题近年来人们开发了一种由铝合金和硼纤维组成的铝合金基-硼纤维复合材料。该材料具有比铝合金更高的比强度和比模量,可用于航空、航天飞行器。有人设计了一种分析这种复合材料中硼含量的方法:用混酸溶解m克样品,配成体·74·化学教育2008年第2期积为V0的试样溶液;通过强酸型阳离子交换树脂除尽溶液中的金属阳离子;以甲基红为指示剂,用NaOH溶液中和试样溶-10)-6液;加入甘露醇,使硼酸(Ka=5.8×10定量地转变为甘露醇-硼酸配合物(Ka=8.4×10),反应方程式为:-RRRHCOOCHHCOH
6、+2+H3BO3=B+H+3H2OHCOHHCOOCHRRR再加入适当指示剂,用NaOH溶液滴定到终点。主要分析流程图如下(图中只列出主要物质,其他少量物质的干扰可以不予考虑)。3—1写出从A框到B框生成H3BO3的反应方程式以及H3BO3在水溶液中的电离方程式。3—2除去过量酸后的热溶液在冷却至室温过程中有时析出白色鳞片状晶体。写出该晶体的化学式并解释为什么晶体呈片状。+3—3从C框到D框的滴定操作过程中,是否需要准确地中和H?简述原因。3—4从原理上分析D框到E框这一步操作的目的。-13—5如果E框中配合物和NaOH滴定剂的浓度均为0.10mol·L
7、,请估算滴定到化学计量点时的pH,并指出从E框到F框的滴定过程中,应该选用哪种指示剂?滴定终点的颜色是什么?颜色指示剂变色范围pHpKHIn酸式碱式甲基橙3.1～4.4红橙黄3.4甲基红4.4～6.2红黄5.0酚红6.7～8.4黄红8.0酚酞8.2～10.0无紫红9.4-1),-13—6V0、V1和V2的单位都为mL,MB为硼的摩尔质量(g·molc(NaOH)为NaOH溶液的浓度(mol·L),请给-1)出被测溶液中硼含量(g·L的计算式。第4题1967年,C.J.Pedersen发表了关于冠醚合成和选择性配位碱金属离子的论文,开创了超分子化学新领域。
8、超分子主要是指分子通过非共价键完成自我识别与自我组装过程形成的具有特定结构的分子
