高中化学竞赛初赛试卷(16)

高中化学竞赛初赛试卷（17）

（时间：3小时 满分：100分） 题 号 满 分 1 9 2 10 3 8 4 9 5 12 6 7 7 8 9 姓名： 19 16 10 H He 相对原子质量 1.008 4.003 Li Be B C N O F Ne 6.941 9.012 10.81 12.01 14.01 16.00 19.00 20.18 Na Mg Al Si P S Cl Ar 22.99 24.31 26.98 28.09 30.97 32.07 35.45 39.95 K Ca Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn Ga Ge As Se Br Kr 39.10 40.08 44.96 47.88 50.94 52.00 54.94 55.85 58.93 58.69 63.55 65.39 69.72 72.61 74.92 78.96 79.90 83.80 Rb Sr Y Zr Nb Mo Tc Ru Rh Pd Ag Cd In Sn Sb Te I Xe 85.47 87.62 88.91 91.22 92.91 95.94 [98] 101.1 102.9 106.4 107.9 112.4 114.8 118.7 121.8 127.6 126.9 131.3 Cs Ba La－Hf Ta W Re Os Ir Pt Au Hg Tl Pb Bi Po At Rn 132.9 137.3 Lu 178.5 180.9 183.8 186.2 190.2 192.2 195.1 197.0 200.6 204.4 207.2 209.0 [210] [210] [222] Fr Ra Ac－Rf Db Sg Bh Hs Mt Ds [223] [226] La La Ce Pr Nd Pm Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Tb Lu La系 138.9 140.1 140.9 144.2 144.9 150.4 152.0 157.3 158.9 162.5 164.9 167.3 168.9 173.0 175.0 第一题（9分） 光气学名“碳酰氯”，化学式COCl2，是窒息性毒剂之一。

1．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（1） 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？

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（2） 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% ?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 项 目 电解用电 度/吨 蒸汽用电 度/吨 10～12 14～16 （一般不计量） 离子膜法 2160 80 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。

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。

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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；X能与4

2

倍其物质的量的NaOH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，

。

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。

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1．谷氨酸的电离常数Ka1＝6.46×103，Ka2＝5.62×105，Ka3＝2.14×1010；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。

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尿素以发酵法生产的工艺流程如下：淀粉?水解??发酵?等电点???葡萄糖?????谷氨酸铵

???L－谷氨酸?中和、浓缩、结晶??????谷氨酸－钠盐。

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） （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。

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