2006年全国化学竞赛初赛模拟试卷（25）
（时间：3小时 满分：100分）
题 号满 分
H1.008Li6.941Na22.99K39.10Rb85.47Cs132.9Fr[223]
Be9.012Mg24.31Ca40.08Sr87.62Ba137.3Ra[226]
1425374658667128797101311111214
He4.003
相对原子质量
B10.81Al26.98Ga69.72In114.8Tl204.4
C12.01Si28.09Ge72.61Sn118.7Pb207.2
N14.01P30.97As74.92Sb121.8Bi209.0
O16.00S32.07Se78.96Te127.6Po[210]
F19.00Cl35.45Br79.90I126.9At[210]
ScTiVCrMnFeCo44.9647.8850.9452.0054.9455.8558.93YZrNbMoTcRuRh88.9191.2292.9195.94[98]101.1102.9La－HfTaWReOsIrLu178.5180.9183.8186.2190.2192.2Ac－RfDbSgBhHsMtLr
Ni58.69Pd106.4Pt195.1Ds
Cu63.55Ag107.9Au197.0Zn65.39Cd112.4Hg200.6
Ne20.18Ar39.95Kr83.80Xe131.3Rn[222]
第一题（4分）
1．经过一系列的α－衰变和β－衰变，238U的原子衰变成稳定的206Pb。在238U的一个原子变成稳定的核的过程中发生了多少次α－衰变和β－衰变？
2．在中子诱发的热裂变过程中，235U和中子反应，开裂成碎片，通常生成2－3个新的中子。我们考虑如下单个的裂变：235U＋n→137Te＋X＋2n。试确定碎片X。
第一题（5分）
利用质谱仪來分析分子结构已经成为现代化学重要的技术，其原理为利用电子撞击分子（M）使它产生阳离子团（M＋）或分子裂解产生的阳离子团在磁场飞行的差异，而探测各种离子。下图为氯甲烷的质谱分析图。图谱的横坐标为质量与电荷比（m/z），纵坐标为强度，代表所产生粒子数
的多少。氯甲烷的质谱分析中，m/z＝15是氯甲烷经过裂解产生甲基阳离子[CH3]＋的讯号，而m/z＝50、52则是氯甲烷阳离子[CH3Cl]＋的讯号。利用图谱资料，说明自然界中氯的同位素有什么？其含量比为多少？
第一题（7分）
实验室有一瓶苯酚与环己醇的混合物重97克。某学生取0.97克的样品放入50mL的水中，加入数滴的酚酞，用1.0M的NaOH溶液滴定。经加入5.0mL的1.0M NaOH溶液后，使溶液变成桃红色。于是学生取48.5克的混合物，加入3MNaOH溶液50mL，然后加入乙醚70mL，经过摇晃萃取后，溶液分成两层，分离了有机层之后再加入乙醚70mL至水层溶液萃取一次，分离后将两次萃取的有机层合并，加热将溶剂蒸发，得到的残留物中却发现还有8.5克的酚。[酚的pKa＝9.95]
1．请问此瓶药剂中含有环己醇几克？
2．此分离的过程，是利用什么原理？即学生为什么要加NaOH溶液到混合物中再用乙醚萃取？
3．这个分离效果非常不好，其主要原因是什么？
第一题（6分）
下图是两个高温超导物质的晶胞：
A 1．确定物质A的化学式。
2．确定物质B中Mg及B原子的氧化数。3．画出物质B中硼原子部分的电子式。
B
第一题（8分）
有机羧酸和胺经缩合反应（Condensation）会得到酰胺产物。例如甲酸和二甲基胺缩合会形成N，N－二甲基甲酰胺
（DMF，N，N－dimethylformamide）。它的共振结构如右所示。
1．预测N，N－二甲基甲酰胺（化合物A），N－甲基乙酰胺（CH3CONHCH3，化合物B），和丙酰胺（CH3CH2CONH2，化合物C）的熔点顺序，依高至低顺序排列：
2．胺基乙酸（H2N－CH2－COOH)是α－氨基酸，三个胺基乙酸经由酰胺的连接形成三肽Gly－Gly－Gly，同时脱去两分子水。画出这一个三肽的结构。
3．当α－氨基酸含有取代基时,则会产生光学异构物。例如，L－alanine和D－alanine是二个对映体。当氨基乙酸，L－alanine和D－alanine三种α－氨基酸混在一起作为起始物时，经缩合后，总共会有多少种的直线型三肽产生？
4．在问题3所合成出来的三肽，其中多少个具有光学活性？
5．预测酚（化合物D)，4-甲基酚(化合物E)和4-硝基酚(化合物F)和聚酰胺凝胶的结合力。把它们按结合力从高至低依序排列：
第一题（6分）回答下列问题：
1．用Na2CO3和CoSO4反应制备CoCO3，经分析，产品中有Co3O4杂相存在。试解释原因。Ksp CoCO3＝1.4×10－13 KspCo（OH）3＝1.6×10－15
2．K2Cr2O7饱和溶液中缓慢加入浓硫酸并加热到200℃时发现溶液变成蓝绿色，经检查反应过程中，溶液中并无还原剂存在。试解释原因。
3．AlF3不溶于HF(l)中，但当NaF加入HF(l)中，AlF3就可以溶解。再把BF3加入AlF3的NaF－HF溶液中。AlF3又沉淀出来。试解释原因。
第一题（7分）
烯胺是由酮和二级胺在酸的催化下所合成的。1．试给出以酸催化合成烯胺的反应机理。
2．此反应过程在酸的催化下和pH值呈现一钟型（bell－shaped）的关系，在pH等于3至4的时候反应速率最大。请以合理的解释来解释此关系。
3．烯胺在水解后和例如甲基乙烯基酮的共轭体反应。这个反应的产物有一立体中心，参照上例写出特别的胺制造出立体特异产物的条件。
第一题（12分）
以前，KCN用来从矿石中将黄金（Au）萃取出来。黄金会溶解于氰根(CN－)溶液中，在空气中形成Au(CN)2－离子，Au(CN)2－在水溶液中很稳定。
4Au(s)＋8CN－(aq)＋O2(g)＋2H2O4Au(CN)2－(aq)＋4OH－(aq)
1．画出Au(CN)2－的结构图，此结构图可以表示出Au(CN)2－的所有原子的空间位置。2．需要多少克的KCN才能从矿石中萃取出20克的黄金？详细写出你的计算步骤。
3．黄金纳米粒子的合成和定性是目前一个很热门的研究课题。Brust-Schiffrin法是合成黄金纳米粒子（AuNP）的一个方法，这个方法可以很容易合成热稳定和在空气中稳定的黄金纳米粒子团（AuNPs）。这个方法可以减少黄金的多分散性，使其可聚集，将黄金纳米粒子的直径控制在1.5-5.2nm。简单叙述这个方法如下，将HAuCl4水溶液和溴化四正辛基铵的甲苯溶液混合。将上述之溶液与十二碳硫醇混合，再与过量的NaBH4反应。甲苯相的颜色变深，代表AuNPs已经形成。24小时后，用减压蒸馏的方式去除甲苯，再在抽气漏斗上用乙醇和己烷洗去多余的硫醇。这些AuNPs可以重复的被分离和溶解于一般的有机溶液中，而不会有不可逆的聚集或分解。这种方法是属于从上而下（top－down）或是从下而上（bottom－up）法?从下面的答案中选取。
(a）从上而下法（top－down approach），是将结构缩小为纳米的范围。
(b）从下而上法（bottom－up approach），是将个别的分子或原子聚集为纳米的范围。4．溴化三甲基正辛基铵也可以用来做相之间的转换剂。它可以将AuCl4ˉ从水相转移到有机相。下面的那一个叙述是正确描述溴化三甲基正辛基铵作为有效的相转移剂的性质？
(a）溴化三甲基正辛基铵分子的一端有正电性，另一端有负电性。
(b）溴化三甲基正辛基铵分子的一端具有亲水性，另一端具有疏水性。(c）溴化三甲基正辛基铵分子的一端是酸性，另一端为碱性。5．NaBH4在这个方法中起什么作用？
6．如果黄金纳米粒子的直径大小是3nm，在这个粒子中有多少个Au原子?（Au原子的半径为0.144nm)。从下列的答案中选择正确的答案并且写下你的计算过程。
(a）102 （b）103 （c）104 （d）105计算过程：
7．在黄金纳米粒子的表面上的金原子占所有金原子的百分率为多少？从下列的答案中选择正确的答案并且写下你的详细计算过程。
(a）20－30% （b）40－50% （c）60－70% （d）80－90%计算过程：
高中化学竞赛初赛模拟试卷 (29)
