2014化学竞赛初赛模拟一

初赛模拟一

He1.0084.003ONeBCNFLiBe6.9419.01210.8112.0114.0116.0019.0020.18AlSiPSClArNaMg26.9828.0930.9732.0735.4539.9522.9924.31GeAsSeKCaScTiVCrMnFeCoNiCuZnGaBrKr39.1040.0844.9647.8850.9452.0054.9455.8558.9358.6963.5565.3969.7272.6174.9278.9679.9083.80InSnSbTe I XeRbSrYZr NbMo Tc RuRhPdAgCd85.4787.6288.9191.2292.9195.9498.91101.1102.9106.4107.9112.4114.8118.7121.8127.6126.9131.3RnHf TaW Re OsIrPt AuHgTl PbBiPoAtCsBa[210][222]132.9137.3La-Lu178.5180.9183.9186.2190.2192.2195.1197.0200.6204.4207.2209.0[210][210]FrRaDbSgBhHsMt[223][226]Ac-LrRfH相对原子质量

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第一题（6分）：

科学家在1937年通过核反应制得一种半衰期为60天的元素。

1-1 请补全核反应方程式（原子量为94的Mo原子和氘原子反应，放出一个中子）。 1-2这种人造元素同族的金属M的含氧酸有强氧化性，请写出其与该元素二价离子在H2SO4环境下生成一种不稳定酒红色离子的反应方程式。 1-3 请计算水合M2+的理论磁矩，要有推理过程和计算过程。 1-4 小明用M及在元素周期表中与M相邻元素的化合物制备出橙、黄、绿、蓝、紫溶液，请写出各颜色溶液中所含溶质的化学式。 第二题：（11分）

尽管锌也是较早被人类认识到金属，但金属锌的出现却比铜铁等人类更早认识到金属要晚很多。黄铜比金属锌的应用早了数千年。

2-1 据此猜测锌单质长期以来未被古代劳动人民发现利用的原因。 1

以下事实用来检验你的猜测。

最早用于炼锌的原料是焦炭和含碳酸锌的矿石（炉甘石、水锌矿），主要反应为 ZnO(s) + C(s)== Zn + CO(g) 已知 △fHm Sm φφφZn(s) 0 41.6 Zn(l) 7.4 51.2 φZn(g) 122.7 148.5 ZnO(s) -348.3 43.6 C(s) 0 5.73 CO(g) -110.5 197.6 CO2(g) -393.5 213.7 △fHm单位KJ/mol Sm单位J/(mol·k) 并已知Zn的熔点为419.5℃，沸点908℃

φ

2-2 在将达到Zn的熔点和沸点的温度下，计算该反应的△fGm 2-3 要使该反应自发则温度至少需达到多少？据此，你认为你的猜测对吗？若不对，请提出新的猜测。 据国内外学者的考证，我国是世界上最早制得和使用锌的国家，明代便掌握了生产金属锌的方法。我国古代史籍称锌为倭铅、白铅。明末宋应星所著《天工开物》中，详细描述了炼锌的原料产地，配比、熔炼方法及金属收率，其示意图如右图

2-4 猜测此种方法能炼出锌的原因，并说明收集到锌的位置 实际上，氧化锌的还原过程受两个相继发生的、并且能迅速进行可逆平衡的反应所控制 ZnO(s) + CO(g) Zn(g) + CO(g) (i) C(s) + CO2(g) 2CO(g) (ii)

φ

Coughlin给出了这两个反应的自由能△G(J/mol)

φ

反应(i) △G=178410-109.2T

φ

反应(ii) △G=170456-175.3T

2-5 通常的炼锌反应发生在1600K，反应后气体中PZn=PCO=0.5atm 计算与两个反应分别平衡的CO2的分压 ．．

2

2-6 若温度降低到1200K，气相中仍有PZn=PCO=0.5atm，试判断ZnO的还原反应还能否继续发生？ 2-7 欲提高Zn的产率，你能想到的方法有？ 第三题：（6分）

叠氮化物常常是危险和爆炸的代名词。然而越是如此，小明对其的好奇心就越浓厚。直到某天，小明按捺不住，自己制取了一瓶3%的HN3溶液。

3-1 我们知道，HN3具有特强的爆炸性。试用学过的结构理论说明在爆炸时最先断裂的是哪一根键。 3-2 小明测定了溶液的pH，发现其酸度与乙酸相当。于是他将Zn加入溶液中，却没有产生H2，而生成了另两种气态产物，每1.00gZn能产生0.6849L的气体（标准状况，假设气体全部逸出），试写出其反应方程式。 叠氮酸被亚硝酸氧化的反应曾详细地被研究过，小明做了这个实验发现也生成两种气态产物，其中之一与3-2题中的一种产物相同，两种气态产物的比例也与3-2 中相同。 3-3 试写出此反应的反应方程式。 3-4 已知此反应经过一个中间产物，再断键分解成为这两种气态产物，试写出此中间产物的共振结构式。 3

第四题：（5分）

我国钨矿储量占世界第一位，常见的重要钨矿中有白钨矿（CaWO4）其晶胞如图所示。

4-1 问图中· ° ○分别代表什么元素？ 4-2 该晶胞为体心晶胞还是素晶胞？为什么？ 4-3 给出○ ·的坐标（若只涉及1/2 ，1/4，3/4） 第五题：（8分）

有两种石墨，为六方石墨和三方石墨，六方石墨为ABAB…三方石墨为ABCABC… 5-1 请分别画出其晶胞 5-2 六方石墨a=b=245.6pm，c=669.6pm，三方石墨a=b=245.6pm，c=1004.4 pm 分别求出其密度 5-3 分别给出六方石墨、三方石墨的点阵形式，并给出每个点阵点所代表的结构基元中有几个C？ 4