2024年全国化学竞赛初赛模拟试卷（四）
时间：3小时满分：100分）
第题（10分）
a的单质和b的单质在加热下激烈反应得到化合物x。x的蒸气密度是同温度下的空气密度的5.9倍。
x遇过量的水激烈反应，反应完全后的混会物加热蒸干，得一难溶物。后者在空气中经1000℃以上高温灼烧，得到化合物y。y的一种晶体的晶胞可与金刚石晶胞类比，a原子的位置相当于碳原子在金刚石晶胞中的位置，但y晶胞中a原子并不直接相连而是通过e原子相连。
x与过量氨反应完全后得到含a的化合物z。z在无氧条件下经高温灼烧得化合物g，g是一种新型固体材料。
1．写出x、y、z、g的化学式：xyzg
2．你预计g有什么用途？用一两句活说明理由。
第题（8分）
有机物的kmno4测定法是常用的分析方法。今移取乙二醇溶液25.00ml，在碱性溶液中加入0.
04500mol/l kmno4 50.00ml，反应完全后，将溶液酸化，这时有锰酸钾的歧化反应发生，加热溶液至约60℃，加入0.3000mol/l na2c2o4溶液10.
00ml，摇匀后，用上述kmno4标准液回滴过量na2c2o4，耗去2.30ml。回答：
1．写出锰酸钾歧化的离子反应方程式；
2．写出高锰酸钾与na2c2o4反应的离子方程式；
3．试求乙二醇试液的浓度（mol/l）。
第题（7分）
已知c－c、c－cl、c－o、si－si、si－cl、si－o键的键能分别为kj/mol。因此有机卤硅烷比卤代烷更容易水解。
ch3)3si－cl（三甲基氯硅烷）＋h2o (ch3)3sioh（一种硅醇）
各种硅酸都容易发生分子间失水成si－o－si键，而不是生成si－si键或si＝o键。
请写出下列产物的结构简式：
第题（13分）
某化合物a（c5h11br）有光学活性，a能和naoh水溶液共热后生成b，b在室温下易被kmno4氧化，又能和al2o3共热生成c（c5h10）。c经k2cr2o7（h＋）作用后生成丙酮和乙酸。
1．写出a、b、c的可能结构简式；
2．写出除c以外，分子式为c5h10的所有可能异构体（包括立体异构体，不含构象异构体）。
第题（15分）
现有a、b、c、d、e五种固体物质，常温常压下，a、b以物质的量之比2︰3混合溶于水，得到溶液甲，同时将产生的气体f、g引爆，无气体剩余；b、c以物质的量之比3︰1分别溶于水，产生的气体g、h混合引爆，也无气体剩余，得到一种液体和一种固体；d溶于足量水产生气体i，溶液为乙，将i在足量g中燃烧，产生气体j全部导入溶液乙中，无沉淀生成，若将j导入甲中，产生白色沉淀；加热固体e，在180℃时升华得到e的蒸气，并在273℃时将2.24l e蒸气和0.15mol b固体都导（投）入水中，产生白色沉淀，且测得溶液的溶质只有nacl；1mol i最多能和2mol f反应，得到的产物很稳定；a、c、e三种物质都含有同一种元素。
1．写出气体的分子式：
fghij2．写出化学式c、电子式b、结构式e（g）
3．写出j导入甲和乙的方程式。
第题（10分）
金属铁的熔点为1811k。在室温和熔点间，铁存在不同的晶型。从室温到1185k，金属铁以体心立方（bcc）的α－铁的晶型存在。
从1185k到1667k，铁的晶体结构为面心立方（fcc）的γ—铁。超过1667k直到熔点，铁转化为一种与α－铁的结构相似的体心立方（bcc）结构，称为δ－铁。
1．已知纯铁的密度为7.874g/cm3（293k）：
1）计算铁的原子半径（以cm表示）；
2）计算在1250k下铁的密度（以g/cm3表示）。
注意；忽略热膨胀造成的微小影响。注意你所使用的任何符号的原义，例如r＝铁原子的半径。
钢是铁和碳的合金，在晶体结构中某些空隙被小的碳原子填充。钢中碳含量一般在0.1%到4.
0%的范围内。当钢中碳的含量为4.3%（质量）时，有利于在鼓风炉中熔化。
迅速冷却时，碳将分散在α—铁的晶体结构内。这种新的晶体称为马氏体，它硬而脆。尽管它的结构稍有畸变，其晶胞的大小与α一铁晶胞的大小仍然相同。
2．已假定碳原子均匀地分布在铁的晶体结构中：
1）计算含碳量（质量）为4.3%的马氏体中α一铁的每个晶胞中碳原子的平均数；
2）计算马氏体的密度（以g/cm3表示）
第题（22分）
某元素bi在自然界储量较低，其存在形式有元素态和化合态（主要为bi2o3和bi2s3）。bi是较弱的导体，其电导随温度的升高而降低，但熔触后迅速增加。bi的熔点是545k，熔融后体积缩小。
bi的沸点为1883k（p＝1.014×105pa），该温度下的蒸气密度为3.011g/l，而在2280k和2770k时蒸气密度则分别是1.
122g/l和0.919g/l。
bi不与无氧化性的稀酸反应，但可被浓h2so4或王水氧化为硫酸盐或氯化物（bi的氧化态为ⅲ）。bi (ⅲ的盐可与碱金属卤化物或硫酸盐作用形成络合物（如bicl4－、bicl52－、bicl63－和bi(so4)2－等）。bi也形成bin和bih3等化合物，在这些化合物中，bi的氧化态为－ⅲ，bi还可生成bi2o4，其中bi的氧化态为ⅳ。
bi（ⅲ）的卤化物也可由bi和卤素直接反应生成。bi（ⅲ）的许多盐可溶解在乙醇和丙酮中。这些盐在强酸性介质中是稳定的，在中性介质中则生成含氧酸盐（羟基盐）沉淀，并渐渐转化成如xono3的型体。
bi（ⅲ）的盐在碱性溶液中可被强氧化剂氧化成bi（v）的化合物，在酸性介质中bi（ⅴ）的化合物能将mn2＋氧化为mno4－。
bi的化合物有毒。在治消化道溃疡药及杀菌药中含少量bi的化合物。在碱性介质中，用亚锡酸盐可将bi的化合物还原为游离态的bi，这可用于bi的定性分析。
请回答下列问题：
1．写出bi原子的电子构型和在门捷列夫元素周期表中的位置；
2．在沸点或沸点以上，气态bi分子的型体是什么？写出它们互变过程的平衡常数表达式；
3．写出bi与浓h2so4、稀hno3反应的方程式；
4．写出bi3＋与卤化物、碱金属硫酸盐络合反应的方程式，画出bicl63－的几何构型，说明bi用什么轨道成键；
5．写出bi（ⅲ）盐水解反应的方程式；
6．写出在酸性介质中五价bi化合物与mn2＋反应的离子方程式；
7．写出bi（ⅲ）化合物与亚锡酸盐发生还原反应的方程式，为什么该反应必须在较低温度下进行？
8．确定下列原电池的正负极：pt，h2∣hcl∣bic13，bi
第题（15分）
环丙沙星（g）是一种新型的广谱抗菌药物，其工艺合成路线如下：
1．画出 a、b、d、e、f的结构式；
2．为何由a转化为b需使用强碱nah而由b转化为c的反应使用naoc2h5即可？
3．由c转化为d是一步反应还是两步反应？简要说明之。
命题：胡波 2024年9月于华东师范大学。
审稿：陈锡磊 2024年9月于浙江慈溪中学。
参***。
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