全国化学竞赛初赛模拟试卷12

全国化学竞赛初赛模拟试卷12

第一题（9分） 光气学名“碳酰氯”，化学式COCl2，是窒息性毒剂之一。

．光气化学性质活泼，具有酰卤的典型反应，易发生水解、氨解和醇解。 （1）光气与足量乙醇反应所得产物的化学名称是 ；

（2）光气与足量氨气反应的化学方程式 ；

（3）足量苯在AlCl3催化剂作用下与光气反应所得产物的结构简式 ；

（4）光气与苯胺分两步反应可得异氰酸苯酯，中间产物的结构简式是 ，异氰酸苯酯的结构简式是 。

2．实验室可用四氯化碳和发烟硫酸（H2SO4·SO3）反应制备光气，写出化学方程式。

3．BTC是一种稳定的白色结晶体，熔点为78～82℃，沸点为203～206℃。1mol BTC可在一定条件下分解产生3mol光气，所以又被称为“三光气”。工业上可以利用碳酸二甲酯的氯代反应制备BTC。BTC的反应活性与光气类似，可以和醇、醛、胺、酰胺、羧酸、酚、羟胺等多种化合物反应，因此低毒性的BTC在化学反应中完全可替代剧毒（被禁用）的光气合成相关的化工产品。

（1）BTC分子中所有氯原子都等价，试写出结构简式

（2）除毒性外，BTC比光气还有什么优点？

第二题（10分）

电解食盐溶液的氯碱生产技术，已由传统的隔膜法变革为离子膜法高新技术。这种技术进步，如下表所示：

表1 产品液碱质量比较 离子膜法 项目 NaOH% NaCl% Na2CO3% 项 目 电解用电 度/吨 蒸汽用电 度/吨 ?电解即得的? ??液碱产品????隔膜法 ?电解先得的半? ??成品电解碱液????隔膜法 ?脱盐浓缩后? ??的碱液产品????35（已有50%的报道） 0.0025 0.02 离子膜法 2160 80 10～12 14～16 （一般不计量） 隔膜法 2600 700 30 4 1 表2 能耗与蒸汽用量比较（以NaOH质量分数为50％作比较基准）

隔膜法和离子膜法新技术中所用的膜有本质区别。前者是有条件地阻止

阴、阳极电解产物相混合的多孔石棉隔膜。后者由阳离子交换树脂（几类氟

＋＋

碳树脂）组成，树脂的高分子骨架上接有能电离出H而可与Na等阳离子交 换的离子交换基团—SO3H、—COOH，所以是一类厚度虽仅0.l～0.5mm，但 一般只允许溶液中的阳离子在膜中通过，更不能自由通过气体或液体的阳离 子交换膜。

1．在所给离子膜法电解食盐溶液示意图中的括号内，填写开始电解时

进入电解槽用作电解液的液体A、B的组成名称，以及电解产出气体C、D的化学式。

1

2．离子膜法电解槽的极间距，由于膜在电极间的结构紧凑而远小于隔膜法电解槽，这将如何影响能耗？

3．传统隔膜法的阴极电解碱液，它所含NaOH的质量分数，为什么只能控制得低些？

＋＋

4．离子膜法使用的原料要求Ca2、Mg2等金属离子的总量控制在0.1ug以下，为什么？

5．试对比评价本离子膜法科技进步的经济、社会效益。

第三题（8分）

有机物X具有旋光活性，其分子由C、H、O、N 4种元素组成，其中C、H、O的原子个数比

X能与4倍其物质的量的NaOH是3︰5︰2；工业上可以用A和B以物质的量1︰4通过取代反应制备X；

2＋

反应，并能与Ca等与大部分金属离子1︰1络合，所得螯合物结构中存在5个五原子环。

1．写出X的化学式【 】和B的结构简式【 】。 2．写出满足条件的全部X的结构简式，分别命名和计算光学异构体的个数。

第四题（9分）

离子晶体X是由三种短周期元素组成，三种短周期元素的简单离子的核外电子排布相同，晶胞参数a＝780pm，晶胞中阴离子组成立方最密堆积，阳离子（r＝102pm）占据全部八面体和四面体空隙。

1．写出X的化学式【 】和化学名称【 】； 2．指出阴离子的空间构型【 】； 3．计算晶体X的密度；

4．X在化工生产中有什么用途；

5．另有一种晶体Y，其阴离子也组成立方最密堆积，且与X的阴离子互为等电子体，而阳离子与X的阳离子相同，但只占据全部四面体空隙，请写出Y的化学式。

第五题（12分）

1866年H. Rithausen从谷胶的硫酸分解产物中分离出谷氨酸，

2

。1890年L.

Wollf合成并确定了它的结构，1908年池田菊苗从海带的热水提取物中分离出谷氨酸的钠盐

（

），它才是具有鲜味的成分，即味精。

1．谷氨酸的电离常数Ka1＝6.46×10－3，Ka2＝5.62×10－5，Ka3＝2.14×10－10；pKa＝－lgKa，所以pKa1＝2.19，pKa2＝4.25，pK3＝9.67。

目前工业上生产味精的方法有水解法、糖蜜提取法、淀粉发酵法及合成法等。当前我国生产的味精主要采用淀粉发酵法。

??发酵????L－谷?葡萄糖????谷氨酸铵?以发酵法生产的工艺流程如下：淀粉???水解尿素等电点??谷氨酸－钠盐。 氨酸?????若生成谷氨酸二钠盐，则不具有鲜味，所以工业生产中控制各阶段的pH是一项关键。

（1）Ka1、Ka2、Ka3相对应的基团各是哪个？

（2）计算谷氨酸等电点的pH（所谓等电点，就是谷氨酸呈电中性时所处环境的pH）。在下面正确的选项上画圈。

A 2.19 B 3.22 C 4.25 D 6.69

（3）中和、脱色、结晶时的pH应保持在多少？在下面正确的选项上画圈。 A 3.22 B 4.25 C 6.69 D 9.67 （4）用什么物质脱色？【 】

2．味精中有效成分是谷氨酸钠，可用沙伦逊甲醛滴定发测定其含量。准确称取味精1.000g，加蒸馏水溶解后稀释到10.0mL；从中取2.0mL放入100mL锥形瓶中，加入2.0mL 36%的甲醛溶液，加入20mL水。以酚酞为指示剂，用0.1000mol/L的标准NaOH溶液进行滴定，消耗10.80mL。

（1）谷氨酸钠与甲醛反应得到化学式为C6H8NO4Na，写出结构简式。

（2）加入甲醛的目的是什么？

（3）计算该味精中谷氨酸钠的含量。

3．味精中往往会加入食盐，某学生设计如下实验方案测定NaCl含量：取味精样品5.0g，并溶于蒸馏水；加入足量用稀硝酸酸化的硝酸银溶液，使沉淀完全；过滤；用蒸馏水反复洗涤沉淀多次；将沉淀低温烘干、称量；重复操作3次，计算NaCl含量。

另一学生觉得这个实验方案的误差较大，且测定沉淀的质量很不方便。于是他设计了另一个实验方案来测定NaCl的含量。已知AgSCN是难溶于水的沉淀。

请简要写出测定NaCl含量的新方案。

3

中和、浓缩、结晶

第六题（7分）

化合物

化合物的路线如下：

（A）是我国蟾蜍皮中的一种物质，由（B）合成该

??D????E??????A ??C???F?B?1．写出C～F各物质的结构简式；

2．写出a、b的反应条件或使用的无机试剂；

3．E→F中吡啶（

）的作用是什么？

a?LiAlH42CH3Cl/吡啶b

第七题（19分） 周期表中汞与锌、镉等元素同族，原子序数80，常见的氧化态＋2、＋1，熔点－38.72℃，沸点357℃，是室温下呈现液态的唯一金属单质。汞是古代就已认知的元素之一，大多数汞来自于辰砂矿，主要用于温度计、气压计、荧光灯和电池。

1．写出汞原子的核外电子排布式；

2．汞用于制造温度计，主要利用了它的什么性质？

3．已知下列电对的标准电极电势。

＋＋＋＋

Φ?Hg2/Hg22＝0.905V，Φ?Hg22/Hg＝0.799，Φ?Ag/Ag＝0.800V。

（1）试判断：Ag与Hg(NO3)2溶液能否反应？若能，则写出反应的离子方程式。若不能，则说明理由；

（2）写出过量汞与稀硝酸反应的化学方程式。

－

4．重金属引起的污染中以汞的毒性最大。在汞蒸气浓度为105kg/m3的空气中停留一两天人就会中毒，因此水银温度计车间必须采取措施防止汞中毒。

（1）万一不慎将汞撒落在工作台上或地面上，将如何处理，用方程式表示；

（2）室内有汞蒸气时应该通风以降低汞的浓度，通风口装在墙上部还是下部，为什么？

（3）液态汞的蒸气压与温度的关系式为lgp＝a－b/T a＝7.08，b＝3190，p的单位为kPa，打碎一根温度计会洒失0.5g Hg，某温度计厂一车间空间为 30m3，若在288K时不慎打破了一根水银温度计，

4