全国高中学生化学竞赛冬令营理论试题.doc

2002年全国高中学生化学竞赛（冬令营）理论试题 2002年1月22日 山东·济南 注意事项： ．竞赛时间4小时。迟到超过30 分钟者不能进考场。开始考试后1小时内不得离场。考试时间一到，把试卷和答卷还放在桌面上（背面朝上），持监考老师收完卷子后起立离开考场。 ．把营号写在所有答卷统的客封线外和草稿纸的右上角处，不写姓名和所属学校，否则按废卷处理。 ．试卷装订成册，不得拆散。所有答案必须写在答卷纸的指定地方（方框内），用钻笔答卷或写在其他地方的答案一律无效。使用指定的草稿纸。不得特有任何其他纸张。 ．允许使用非编程计算器、直尺、橡皮等文具，但不得带文具盒进人考场。 第1题 1－1．用容量法测定磷肥含磷量的主要步骤如下：准确称取磷肥0.385g，用硫酸和高氯酸在高温下使之分解，磷转化为磷酸。过滤，洗涤，弃去残渣。以硫酸－硝酸为介质，加入过量钼酸铵溶液生成铝磷酸铵沉淀(NH4)3H4PMo12O42?H2O。过滤，洗涤，沉淀溶于40．00cm3 1．026 mol·?dm-3NaOH标准溶液中，以酚酞为指示剂，用0．1022 mol·dM-3盐酸标准溶液滴定至终点（MoO42-），耗去 15．20cm3。计算磷肥中磷的百分含量（以P2O5计）。 1－2．测定土壤中 SO42-含量的主要步骤如下：称取 50g风干土样，用水浸取，过滤，滤液移入250cm3容量瓶中，定容。用移液管移取25．00 cm3浸取液，加入1： 4盐酸 8滴，加热至沸，用吸量管缓慢地加入过量钡镁混合液（浓度各为 0．0200mol?dm-3） V1（cm3）。继续微沸 5分钟，冷却后，加入氨缓冲溶液（pH＝10） 2 cm3，以铬黑 T为指示剂，用 0．0200 mol·dm-3EDTA标准溶液滴定至溶液由红色变蓝色即为终点，消耗V2（cm3）。另取 25．00 cm3蒸馏水，加入 1： 4盐酸8滴，加热至佛，用吸量管缓慢地加入钡镁混合液V1（cm3），同前述步骤处理，滴定消耗 EDTA V3（cm3）。另取 25．00 cm3浸出液，加入1：4盐酸8滴，加热至沸，冷却后，加入氨缓冲溶液（pH=10）2 cm3；同前述步骤处理，滴定消耗EDTA V4（cm3）。计算每100克干土中SO42-的克数。 第2题 钢中加入微量钒可起到脱氧和脱氮的作用，改善钢的性能。 测定钢中钒含量的步骤如下：钢试样用硫磷混合酸分解，钒以四价形式存在。再用KMnO4将其氧化为五价，过量的KMnO4用NaNO2除去，过量的NaNO2用尿素除去。五价钒与N-苯甲酰-N-苯基羟胺在3．5~5 mol·dm-3盐酸介质中以 1： 2形成紫红色单核电中性配合物，比色测定。回答如下问题： 2—1．高价钒在酸性溶液中通常以含氧阳离子的形式存在。写出钒与浓硫酸作用的反应方程式。 2－2．以反应方程式表示上述测定过程中KMnO4、NaNO2和尿素的作用。 2－3．写出紫红色配合物的结构式。 第3题 生物体中有许多含过渡金属离子的蛋白，其中有些金属蛋白在一定条件下能够吸收、释放氧气以供机体生命活动之需。这些天然载氧体的结构较复杂。研究发现，某些简单配合物也具有类似的载氧性质，可用作载氧体的模型化合物。研究较多的是钴（II）配合物。制备模型化合物的方法如下：水杨酸（邻羟基苯甲醛）和乙二胺在95％的乙醇溶液中反应，生成黄色晶体人通入氮气，加热，待黄色晶体溶解后，缓慢地加入醋酸钴，生成棕色沉淀。继续加热并搅拌，沉淀全部转变为暗红色B后，冷至室温，撤去氮气，滤出结晶，干燥之B是二聚体，在室温下稳定，不吸收氧气。但B在某些溶剂中可与溶剂L（如DMF或Py等）配位，并迅速吸收氧气形成暗黑色的分子氧加合物C。C在氯仿或苯中有细微气泡放出，并转变为暗红色。载氧试验结果： 360 mg样品B 在 15℃， 102.9kPa及饱和水蒸气压 1．2 kPa下，吸收 O2（设为理想气体） 12．90cm3。 3－1．写出A的化学式。 3－2．计算载氧试验中，Co 与被吸收氧气的物质的量之比。 3－3．画出C的结构示意图。 3－4．写出C在氯仿中的反应方程式。 第4题 （一）石墨晶体由层状石墨“分子”按ABAB方式堆积而成，如图一所示，图中用虚线标出了石墨的一个六方晶胞。 4-1．试确定该晶胞的碳原子个数。 4-2．写出晶胞内各碳的原子坐标。 4-3．已知石墨的层间距为 334．8 pm，C－C键长为 142 pm，计算石墨晶体的密度。 （二）石墨可用作锂离子电池的负极材料，充电时发生下述反应： Li1-xC6 + xLi+ + xe- →Li C6 其结果是，Li+嵌入石墨的A、B层间，导致石墨的层堆积方式发生改变，形成化学式为LiC6的嵌入化合物。 4-4．图二给出了一个Li+沿C轴投影在A层