第一题(10分)某无色透明固体A由两种常见元素构成。夏天时全部升华为无色透明的气体。拉曼光谱显示,气体分子为**面型分子结构,分子中存在两个固体A为离子晶体,正离子具有直线型结构,具有两个形结构,具有
644343大键。
大键,负离子为平面三角
大键。1.写出A的分子式。2.写出A在固态时两种离子的形式。
3.写出A的制备方法。4.A能与Na、NaF发生化学反应。请分别写出化学反应方程式。第二题(10分)物质M能发生下列反应:
CH3OH+MAl2O3 / N(CH3)2NHC
某学生为研究镁在M中的燃烧产物,设计了如下实验:
实验步骤是:用小刀在橡胶塞上切一深口,并把一弯成“几”字形的光亮的镁条插入深口中。用橡胶管连接A、B两瓶,打开止水夹C。在A、B两瓶中充满M气体(B瓶瓶塞上的另一根长玻璃管和大气连通),将插在橡胶塞上的镁条点燃并迅速插入A瓶中,塞紧瓶塞,发现镁条能继续燃烧,瓶内充满棕色烟,并率先落下橙色固态物质。火焰熄灭后,关闭止水夹C,从A瓶中取出固体物质(保持瓶口朝下),经分析发现,固体物质中只有橙色和黄色两种颜色的残渣,并未发现浅绿色二元化物D。
1.写出M、N、C和D的结构简式:M_______;N_______;C_______;D______。 2.固体残渣中橙色物质是_________,黄色物质是_______。首先生成橙色固态物质而最终没有生D的原因是_________。3.若将生成的橙色物质投入到水中。你将观察到的现象是___________________;化学反应方程式为____________。4.反应装置中的B瓶起的作用是__________________________。第三题(4分)水的热分解:H2OH2
-3
+1/2O2。在1700K以上仍十分困难(电离度=10)。然而若在一个化学循环中通过一系列的化学反应,在100~500℃就可使它发生,试提出以下面的化学反应为基础的上述循环:①3FeCl2+4H2O
5000CFe3O4+6HCl+H2。
要求满足如下条件:
(1)在整个过程中只有水被消耗。
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(2)最终产物只有氧气和氢气。(3)除上面一个反应的物质外,构成循环尚需使用一种气体A。已知该潮湿气体A和潮湿气体B均具有漂白性,但A、B两种潮湿气体等体积混合,则没有漂白性。请按照反应的先后顺序,用序号②、③„„把后续的化学反应方程式写出来。第四题(5分)
某橙红色晶体A是由N、H、O三种元素组成的盐。撞击A会发生爆炸,并全部气化,无固体残留。A与NaOH小心加热时,将此气体通过红色的石蕊试纸,红色石蕊试纸变蓝,一段时间后,试纸颜色变浅。把A溶于水滴加浓盐酸,立即产生黄绿色气体,得到的气体用过量的NaOH浓溶液吸收,气体体积减少1/3,用带火星的木条检验剩余气体,能使其复燃。试回答下列问题:1.盐A的化学式为________;盐A发生爆炸的化学方程式为_______________;2.A与NaOH反应的化学方程式是______________,NaOH的作用是_______;3.A溶液与浓盐酸反应的化学方程式是_______。第五题(10
气体A和气体B在水中可以发生反应,A和B的用量不同,可以产生C或D。其中,D只能以水溶液形式存在。将A和B混合(物质的量之比为2︰1),可以生成固体E。事实上D溶液的配制就是利用C和E的混合物,配成水溶液,再微热,即可生成D。E微热条件下脱水,可生成固体F。将6.00g F溶于100g水中,测定其溶液的凝固点降低1.86℃。据测定:F中碳、氧、氮、氢原子个数之比为1︰1︰2︰4。已知:水的摩尔
-
凝固点降低常数Kf(H2O)=1.86K·kg·mol1,ΔT=Cm·Kf。其中,Cm是质量摩尔浓度,它表示在1000g水中所含的溶质的物质的量。试根据题意回答:1.试计算确定固体F: 2.确定A~F的结构简式:A_______;B______;C______;D______;E______。3.写出下列反应方程式:①A+B→E: ②E→F: 4.研究表明:C和D均能够受热分解。分解的难易取决于阳离子中质子转移的难易。问:C和D最易发生分解的是________(填写代号)。
5.F有一种异构体G。请写出G的结构简式_________。第六题(8分)
科学家于1978年制得一物质A,A可看作是烃B的所有氢原子被烃C的一价基 (即失去一个氢原子后剩余的部分)取代而得。A遇Br2的CCI4溶液不褪色;A中氢原..............子被一个氯原子取代只得一种物质。一定量的C完全燃烧所得的H2O和CO2的物质的量之比为1.25︰1,C的异构体不超过3种,而C的二溴代物为3种。一定量的B完全燃烧生成的CO2和H2O的物质的量之比为2︰1,B的相对分子质量大于26,小于78。试回答下列问题:1.B的化学式为________________。2.写出C的三种二溴代物的结构简式:________、________、_______;3.A的化学式为_______。A的结构简式为_______。第七题(13分)
HI是一种较为常见的物质,试就HI的有关内容回答下列问题:
1.将金属银投到HI的水溶液中,会观察到有气泡产生,经研究发现该气体为H2。该反应能够发生的原因是__________________________________________________。
2.HI分子时刻都在运动,氢、碘原子各自
H+I-在平衡位置附近振动。小明将结构简单的HI分
子想象为键两端有两个离子,如同将两个不同质
H+量的物体在弹簧两端振动的情况一样(如图所m( )m( )I-示),并忽略了I-的运动。请你判断:
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① 在此模型中,小明忽略I-的运动_____(填“是”或“不是”)合理的,原因是___________________________________________________(要求有简洁的计算过程) 。
② 如果运用小明提出的模型,还需要添加一条假设。试问:该假设是__________。
3.对于可逆反应2HI(g)H2(g)+I2(g),若将反应体系降温至室温,反应将向______(填“正反应”或“逆反应” )移动,原因是_______________________________。
4.分子间的碰撞是化学反应的前提。小明试着研究2HI(g)H2(g)+I2(g)的化学反应速率与HI浓度之间的关系。他通过思考,根据碰撞理论,提出如下假设:
① 设现在有n个HI分子(n是一个很大的值),第一个HI和其他HI分子碰撞(n-1)次,第二个HI和其余HI分子碰撞(n-2)次„„依此类推。
② 单位体积内n个HI分子可用浓度CHI表示;分子碰撞的次数与反应速率成正比。
请你预测:小明推算出的该化学反应速率v与CHI的关系式为________________。 5.按上面得出的关系式计算知,773K、常压下,1升HI分子在1秒内互相碰撞的
28284
总几率是3.5×10次。如若每次碰撞都发生反应的话,则3.5×10次相当于5.8×10
118 11
mol·L-·s-,反应将于瞬间完成,然而实际反应速度是1.2×10-mol·L-·s-,两
12
者相差10倍,这表明小明的假设需要改进。小明提出的假设的最大缺陷是_________ _______________________________。
第八题(10分)
化学工业特别注重化学工艺的探索,电解法是科学家不懈探索的课题。下面列举两例: H2N2NH3H21.氨是最重要的氮肥,是产量最大的化工厂产品之一。目前,世界上采用的合成氨技术是德国人哈伯在1905年发明的。他因此获得了1918年度诺贝尔化学奖。哈伯法合成氨需要20~50MPa
-的高压和500℃的高温下,并用铁催化剂,且氨转化率仅10%~
+15%。然而,2001年有两位希腊化学家在美国《科学》杂志上发
表文章,在常压下把氢气和用氦稀释的氮气分别通入一个加热到570℃的电解池(如图),氢气和氮气在电极上合成了氨,而且转化率可高达78%!试问:
① 新法合成氨的电解池中_______(填“能”、“不能”)用水溶液作电解质,原因是_____________________________;
+
② 新法合成氨中所用的电解质(图中涂黑处)能传导H,则阳极反应为__________ _________,阴极反应为___________________,总反应式为_______________________。
2.葡萄糖酸钠是一种重要的物质,工业上通常用NaClO氧化法或空气氧化法制备。据2002年的《化学世界》杂志报道:最近,我国化学家摸索出在碱性介质中电解葡萄糖法制备葡萄糖酸钠,其过程是:将葡萄糖水溶液(可表示为C6H12O6H2O)进行电解,并同时滴加NaOH溶液。电解过程中需维持较稳定的pH值。试问:
③ 在电解过程中,电解质溶液的pH值降低,其原因是______________________。 ④ 制备葡萄糖酸钠的电解方程式为_______________________________________。
第九题(12分)
6.70g二元化合物A与足量的Ba(OH)2溶液发生反应,其中生成一种不溶于水的钡
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盐。将溶液过滤,在隔绝空气的情况下小心蒸发滤液,得一种淡黄色晶体(一种碱)。将该碱灼烧至质量不再变化时,得6.37g固体B。将B溶于足量的稀硝酸,将得到的硝酸盐加热到3000C左右,反应完全后,最后得到0.48g气体C。已知上述反应中盐A的金属阳离子的化合价未发生改变。
试回答下列问题:
1.确定A、B、C的分子式:A___________;B_________;C_____________。 2.写出上述化学反应方程式。
3.若将Cl2通入上面的硝酸盐溶液中,再滴加NaOH溶液,将生成的沉淀过滤,干燥,得一棕黑色固体D(D中金属呈最高价态)。经研究发现,其物质所含元素与B相同。试确定D的化学式,写出该反应的离子方程式。
4.若在上面的硝酸盐溶液中,滴加少量的草酸溶液,在一定条件下电解此混合溶液,可制得棕紫色固体E。与B、D相比,除了组成元素相同外,E分子中金属的质量分数为86.5%。E不溶于水,若滴加热的盐酸,则放出气体C。试确定E的化学式。 第十题(10分)
富勒烯是一系列碳原子簇合物的总称。它的应用十分广泛,涉及光学、声学、信息学、药物学、催化、储氢、超导等。就其结构而言也很特殊。18世纪俄罗斯数学家莱昂哈德·欧拉通过理论论证,明确指出任何一个这样的多面体都必须恰好具有12个五边形方能闭合形成多面体。试回答:
1.由12个五边形构成的最小碳笼分子式为___________,计算过程为______。 2.除碳原子能形成笼形球状分子外,实验上还发现以金属原子部分取代碳原子的金属-碳原子团簇分子,即:金属碳烯。你认为能代替碳原子化合物的金属有哪几种? 。
3.在最小的金属碳烯原子簇化合物中,金属与碳原子个数比为2︰3,这种最小金属碳烯团簇的分子式为____________________(用M代金属)。
4.美国研究人员通过理论计算证明,可以用24个X原子和24个Y原子代替48个碳原子形成C12X24Y24新的团簇分子,在这种全非金属团簇分子球,在12个五边形中,每个五边形中有_____个X原子,有_______个Y原子,X是____元素,Y是____元素。C12X24Y24与C60相比,热稳定性如何?
第十一题(8分)
科学家维里纽斯发现化合物I(质量组成:C-47.26%,H-2.38%,O-50.36%)可用于增加某些酶的热稳定性。化合物I是在化合物II热分解时产生的。而II是在酸性介质中通过水解III或IV物质得到的。已知III和氨反应生成IV。此外,氨或水可与III以相同的物质的量比相互反应。III的分子量比IV的分子量大3,而II的分子量比III大18.75%。已知化合物I的结构对称,化合物III只由碳和氧组成(质量比为1︰1)。试确定I、II、III、IV各物质的结构。
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参考答案
第一题1.N2O5;(3分)2.NO2、NO3;(2分)3.4HNO3+P4O10=4HPO3+2N2O5;(2分)4.N2O5+Na=NO2+NaNO3;NaF+N2O5=NaNO3+NO2F;(3分)
第二题1.M:NH3;N:CH3NH2;C:(CH3)3N;D:Mg3N2;(各1分)2.橙色:Mg(NH2)2;黄色:MgNH。(1分)开始时NH3浓度大(可由方程式系数知道);或从
++-
NH3电离难易程度解释:NH3电离出H将会越来越困难,即电离出一个H变成NH2
-+-
较电离出2个变成NH2或3个H变成N3容易得多。(2分)Mg+2NH3
点燃+
-
Mg(NH2)2+H2;Mg+NH3
点燃MgNH+H2; 3.有刺鼻的氨味气体
氨气和白色沉淀Mg(OH)2生成。(1分)Mg(NH2)2+H2O=Mg(OH)2↓+2NH3↑;(1分) 4.缓冲作用。(1分)第三题②Fe3O4+3/2Cl2+6HCl(2分)③3FeCl3
3000C1000C3FeCl3+3H2O+1/2O2;
3FeCl2+3/2Cl2;(2分)第四题
1.NH4O3(1分);2NH4O3=N2↑+O2↑+4H2O(1分); 2.4NH4O3=4NH3↑+5O2↑+2H2O(1分);催化剂(1分); 3.2NH4O3+4HCl=2NH4Cl+Cl2↑+2O2↑+2H2O(1分); 第五题
6.00g16.00g1.∵ΔT=Cm·Kf,∴Cm=×,∴1.86=×1.86
M(F)0.100kgM(F)0.100kgK·kg·mol-,M(F)=60.0g/mol。再根据F中碳、氧、氮、氢原子个数之比为1︰1︰2
︰4知:F为CO(NH2)2。(1分)
2.A:NH3;B:CO2;C:NH4HCO3;D:(NH4)2CO3;E:H2N—COO—NH4(各1分)3.①2NH3+CO2→H2N—COO—NH4;(1分)②H2N—COO—NH4
Br1
CO(NH2)2
+H2O;(1分)4.D;(1分)5.NH4CNO(1分)第六题1.C4H4;(2分)
CH2CH2.BrCH3BrCHCH2 ;BrBrCHCH3CH3 ; CH2CCH3;(各1分)
BrCH3C(CH3)3(3)C20H36(1分);(H3C)3CC(CH3)3C(CH3)3(2分)
第七题
1.因生成难溶于水的AgI沉淀,使化学平衡向生成H2的方向移动;(2分) 2.① 合理(1分),因为由质量比
+
Ar(H)m(H)13
===7.87×10-知,在m(HAr(I)127m(I))<<m(I-)时,可认为I-静止不动;(2分)
② 假设H+的振动为简谐振动;(1分)
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5
3.正反应(1分);因为常温下I2由气态变为固态,相当于体系的压强减少,向生成物方向移动;或从该反应是放热反应的角度加以解释。(1分)
4.碰撞总次数按等差数列加和:碰撞总数=项数(首项+末项)/2=(n-1+1)(n-1)/2
n(n1)n2=≈(因为n很大,n-1≈n),又因为,单位体积内n个分子可用浓度CHI
22来代替,因此,将1/2并入常数,得到v=kCHI。(3分) 5.未考虑分子的碰撞方向(如是正碰还是侧碰等);未考虑分子间的相互作用力(实际上每一个分子运动要受到其他分子的制约)等。(2分)
第八题
① 不能(1分);因为水的沸点只有100℃,而该反应要在570℃;(1分)
++
② 阳极:3H2-6e=6H(生成的H通过电解质传导到阴极)(1分);
+
阴极:N2+6H+6e=2NH3(1分) N2+3H2=2NH3(1分)
-
③水电解得到H2和O2,但由于还原性物质葡萄糖的存在,其醛基在4OH-4e→2H2O+2[O]后获得氧原子,阻碍了2[O]→O2过程,并使自身转化为羧基,羧基在水中
+
可部分电离,使水中H增多,导致pH值降低。葡萄糖结合的氧来自体系内的水分子氧。(3分)
④ C6H12O6·H2O+NaOHC6H11O7Na+H2+H2O(2分) 第九题
设A的分子式为EaXb,则碱的分子式为E(OH)b,化学反应过程如下: EaXb→a E(OH)b→1/2aE2Ob,E2Ob+2bHNO3→2E(NO3)b+bH2O。 nA=
电解2
6.70g6.37g,nB=。
a[E]b[X]2[E]16.0b6.70a26.37= -------①
a[E]b[X]2[E]16.0b∵anA=n(E(OH)b)=2nB,∴
E(NO3)2加热分解有两种可能情况: (1)E(NO3)b→E(NO2)b+1/2bO2; (2)2E(NO3)b→E2Ob+2bNO2+1/2bO2 下面分别进行讨论:
(1)若按情况(1)分解,则得:0.48=(32.0×1/2)×2nB,即0.48=(32.0×1/2)×2×
6.37,[E]=204.3b,当b=1时,[E]=204.4,E为Tl。
2[E]16.0b(2)若按情况(2)分解,则:0.48=(32.0×1/2×b+46.0×2b)nB=108bnB,即
0.48=108b×
6
6.37,[E]=708.7b,没有原子量如此大的元素。
2[E]16.0b第 页 共 7 页
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因此E(NO3)b只按情况(1)分解。
6.70a26.37=,[X]=19.0a。
424.8204.4a[X]当a=1时,[X]=19.0,是氟元素;当a=2时,[X]=38.0,没有此元素;当a=3时,[X]=57.0,也没有此元素···
综上所述:
1.A:TlF;B:Tl2O;C:O2;(各1分) 2.化学方程式为:
将b=1,[E]=204.3代入①式,得: Ba(OH)2+2TlF=2TlOH+BaF2↓;2TlOH Tl2O+2HNO3=2TlNO3+H2O;2TlNO3
+
-
Tl2O+H2O; 2TlNO2+O2↑(各1分)
-
(3)Tl2O3(2分);2Tl+2Cl2+6OH=Tl2O3+4Cl+3H2O;(1分) (4)TlO2;(2分) 第十题
1.20;12×5÷3=20。(各1分) 2.IV A族或IV B族;(2分) 3.M8C12;(2分)
4.每个五边形中,必然是1个C原子、2个B原子、2个N原子;由于C12B24N24
中C—N、B—N键能大,因此,C12B24N24比C60应该更稳定。(4分)
第十一题
可从III入手,设CxOy,1/12.1︰1/16.00=x︰y,x︰y=4︰3,所以,则III应为(C4O3)n,最简式式量为96。II的式量应为96n(1+18.75%)=114n,且III+H2O→II,III+NH3→IV,故III是酸酐,而IV是二酰胺,II是多元羧酸,由于式量差3,可能是3个氧原子被3个亚氨基取代。可见n=3,(即有3个羧酸酐单元),故MIII=288,化学式为C12O9。对于I:
C︰H︰O=10︰6︰8=5︰3︰4,由于n=3,故I应为C10H6O8。各物质的结构如下:
HOOCHOOCCOOHCOOHI:;II:
HOOCHOOCHNCOOHCOOHCOOHCOOH
OOCCCOCOOOCCIII:O;IV:HN(各COCOCCOCNOOOOHCO2分)
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