中国化学会第20届全国高中学生化学竞赛(省级赛区)试题(2)

2019-04-08 19:19

(3分)

8-4请在本题的附图上添加六个氮原子(添加的氮请尽可能靠前)。

(2分)

第9题(10分) 环磷酰胺是目前临床上常用的抗肿瘤药物,国内学者近年打破常规,合成了类似化合物,其毒性比环磷酰胺小,若形成新药,可改善病人的生活质量,其中有一个化合物的合成路线如下,请完成反应,写出试剂或中间体的结构。

CH3Ac2OANBSH2OCH2O中和Oh?B2NNH2CaCO3HClDEOHNNCH3HCl2CH2Cl 2FGOPN CH2NHNO

注:NBS 即N-溴代丁二酰亚胺

答案:

A B C

C16H25N5O4P (

CH3O2NNHAcO2NCH2BrNHAcO2NCH2OHNHAc(1分) (1分)

(1分)

D E

CH2OHOClPN CH2CH2Cl 2ClO2NNH2 (1分) (二氯改为二溴也可)(2分) F G

OO2NPNONHF·HCl

+NCl-(1分)

NCH3

(3分)

第10题 (10分) 以氯苯为起始原料,用最佳方法合成1-溴-3-氯苯(限用具有高产率的各反应,标明合成的各个步骤)。

ClHNO3/H2SO4ClFe + HClClAc2OClClBr2/FeBr3NO2-NH2ClNHAc浓HClOHNaNO2/HClBrNHAcClH3PO2BrClNH2< 5oCBrN2 Cl-Br

6个中间物每个1分,共6分;每步的试剂0.5分,共4分(用C2H5OH代替H3PO2得分相

同)

第11题(11分) 磷化硼是一种受到高度关注的耐磨涂料,它可用作金属的表面保护层。磷化硼可由三溴化硼和三溴化磷在氢气中高温反应合成。 11-1.写出合成磷化硼的化学反应方程式。

BBr3+PBr3+3H2=BP+6HBr (1分) 11-2.分别画出三溴化硼分子和三溴化磷分子的结构。

BrP

BrBBr

BrBrBr (画不画磷上的孤对电

子不影响得分)

平面三角形 三角锥 (2分)

11-3 磷化硼晶体中磷原子作立方最密堆积,硼原子填入四面体空隙中。画出磷化硼的正当晶胞示意图。

( 注:填入另外四个四面体空隙也可,但不能一层空一层填)(2分) 11-4 已知磷化硼的晶胞参数a = 478 pm,计算晶体中硼原子和磷原子的核间距(dB-P)。

dB-P=

143a?143?478pm?207pm

或 dB-P=

( 2分)

11-5 画出磷化硼正当晶胞沿着体对角线方向的投影(用实线圆圈表示P原子的投影,用虚线圆圈表示B原子的投影)。

( 4分)

第12题(10分) 有人设计了如下甲醇(methanol) 合成工艺:

o3-1

其中,①为甲烷气源,压强250.0kPa,温度25C,流速55.0 m﹒s。②为水蒸气源,压强

o3-1o

200.0kPa,温度150C,流速150.0 m﹒s。合成气和剩余反应物的混合物经管路③进入25C的冷凝器(condenser),冷凝物由管路⑤流出。在B中合成的甲醇和剩余反应物的混合物经⑥进入25C的冷凝器,甲醇冷凝后经管路⑦流出,其密度为0.791g﹒mL。 12-1. 分别写出在步骤A和步骤B中所发生的化学反应的方程式。

CH4(g)+H2O(g)=CO(g)+3H2(g) (1分)

CO(g)+2H2(g)=CH3OH(g) (1分)

12-2. 假定:所有气体皆为理想气体,在步骤A和B中完全转化,气液在冷凝器中完全分离,计算经步骤A和步骤B后,在一秒钟内剩余物的量。

n(CH4)=(250.0×10×55.0)/(8.314×298) =5.55×10(mol) n [H2O(g)]=(200.0×103×150.0)/(8.314×423) =8.53×103(mol) 经步骤A后在③中过量的H2O(g)=(8.53×103-5.55×103) mol =2.98×103 mol (1 分)

在步骤A中生成的CO和H2的摩尔比为1:3,而在步骤B中消耗的CO和H2的摩尔比为1:2,故

B

H2

5.55×10mol

3

3

3

o

-1

(1 分)

12-3. 实际上,在步骤B中CO的转化率只有三分之二。计算在管路⑥中CO、H2和CH3OH的分压(总压强为10.0 MPa)。

nT = n(CO)+n(H2)+n(CH3OH)

={5.55×103×1/3+(16.65×103-5.55×103×2/3×2) +5.55×103×2/3}mol =

14.8

×

(1 分)

p(i)= pT×ni/nT

3

3

103mol

p(CO) =10.0 MPa×(5.55×10×1/3/(14.8×10)) = 1.25 MPa

(1分)

p(H2)

( 1分)

p(CH3OH) =10.0 MPa×(5.55×103×2/3/(14.8×103)) = 2.50 MPa

( 1分)

=10.0

MPa×(9.25×103/(14.8×103))

=6.25 MPa

12-4. 当甲醇反应器足够大,反应达到平衡,管路⑥中的各气体的分压服从方程

K??p?CH3ΟΗ??p0p?CO??p22

?H2?

式中p0=0.100 MPa, 计算平衡常数Kp。

Kp=2.50×(0.100)2/(1.25×6.252)

5.12×10-4

( 2分)

中国化学会第22届全国高中学生化学竞赛(省级赛区) 第1题 (14分)

1-1 EDTA是乙二胺四乙酸的英文名称的缩写,市售试剂是其二水合二钠盐。 (1)画出EDTA二钠盐水溶液中浓度最高的阴离子的结构简式。

?OOCCH2NCH2HCH2H2CHH2CNCOO?COO??OOCH2C (2分)

H答(OOCCH2)2NCH2CH2N(CH2COO-)2或CH2NH(CH2COO-)2得2分,质子

2 H-必须在氮原子上。

(2) Ca(EDTA)溶液可用于静脉点滴以排除体内的铅。写出这个排铅反应的化学方程

式(用Pb2+ 表示铅)。 Pb + Ca(EDTA) = Ca + Pb (EDTA)

2?

(3)能否用EDTA二钠盐溶液代替Ca(EDTA)溶液排铅?为什么?

2+

2+

2?

2+

2??

2?

(1分)

2+

不能。若直接用EDTA二钠盐溶液,EDTA阴离子不仅和Pb反应, 也和体内的Ca结合造成钙的流失。 (答案和原因各0.5分,共 1分)

1-2 氨和三氧化硫反应得到一种晶体,熔点205oC,不含结晶水。晶体中的分子有一个三重

旋转轴,有极性。画出这种分子的结构式,标出正负极。

HHNSOHOO (2分)

硫氧键画成双键或画成S→O,氮硫键画成N→S,均不影响得分。结构式1分,正负号1分。答H3NSO3、H3N-SO3等不得分。正确标出了正负号,如+H3NSO3?、+H3N-SO3?得1分。其他符合题设条件(有三重轴,有极性)的结构,未正确标出正负极,得1分,正确标出正负极,得2分。

1-3 Na2[Fe(CN)5(NO)]的磁矩为零,给出铁原子的氧化态。Na2[Fe(CN)5(NO)]是鉴定S2?的

试剂,二者反应得到紫色溶液,写出鉴定反应的离子方程式。

Fe(II) 答II 或+2也可 (2分) [Fe(CN)5(NO)]+S= [Fe(CN)5(NOS)] 配合物电荷错误不得分 (1分) 1-4 CaSO4 ? 2H2O微溶于水,但在HNO3 ( 1 mol L)、HClO4 ( 1 mol L)中可溶。写出能够

解释CaSO4在酸中溶解的反应方程式。

CaSO4 + H+ = Ca2+ + HSO4? (1分)

写成 2CaSO4 + 2HNO3 = Ca(NO3)2 + Ca(HSO4)2 也得分。高氯酸同。 答案若生成

?1

?1

2?

2??

4?


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