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中国化学会第21届全国高中学生化学竞赛决赛理论试题及答案

?2008/8/23
资料类型: 竞赛试题 文件大小: 1510.18 KB
来    源: chnehis收集 资料点评:
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08年冬令营试题 独家整理
第1 题 叠氮化合物不仅是重要的化工原料,也是良好的炸药和火箭推进剂,在国防和工业生产中有着广泛的应用。
1 —1  HN3 分子的几何构型为(图中键长单位为10 - 10 m) 。N —N、N N 和N ≡N 的共价键
键长分别为1. 40 ×10 - 10 、1. 20 ×10 - 10和1. 09 ×10 - 10 m ,试画出HN3 分子的共轭结构式。
1 —2  叠氮有机铝化合物是多种叠氮化反应的试剂。在室温下,将一定量NaN3 、苯和Et2AlCl 混合,剧烈搅拌反应24 h ,
常压蒸除溶剂,减压蒸馏得到叠氮二乙基铝( Et2AlN3 ,缩写DEAA) 。在低温下,Et2AlCl 形成稳定的二聚体,DEAA 则形成稳
定的三聚体。在上述聚合体中Al 原子都是4 配位,而且乙基的化学环境相同。试画出Et2AlCl 二聚体和DEAA 三聚体的结
构式。
1 —3  DEAA 的饱和蒸气压与温度的关系曲线如右图所示。试计算反应
1 —4  取浓度为0. 100 mol ·L - 1 DEAA 的苯溶液,用凝固点下降法测得溶质的平
均相对分子质量为372 (DEAA 三聚体的相对分子质量为381) ,试计算(DEAA) 3 在该
溶液中的解离率。
1 —5  叠氮桥配合物不仅表现出多样化的桥联方式和聚合结构,在分子基磁性材
料研究中极具价值。试画出叠氮桥联形成的双核配合物中叠氮根作桥联配体的各种可
能方式(用M 表示金属离子) 。
第2 题 高铁酸钾( K2 FeO4 ) 是一种新型选择性氧化剂和超铁电池的正极材料,
在水处理、有机合成、电池工业等方面展现出广阔的应用前景。
早在1951 年,Thompson 等已成功地利用化学方法合成了纯度为97 %~99 % 的
K2 FeO4 。已知相关物质的标准电极电势如下:
2 —1  试写出以Fe (NO3 ) 3 为铁源、KClO 为氧化剂,在KOH 溶液中制备K2 FeO4 的离子方程式。
2 —2  研究发现,Fe (OH) 3 能催化溶液中K2 FeO4 的分解。在相同条件下,分别以Fe (NO3 ) 3 和K3 [ FeF6 ]为原料制备
K2 FeO4 ,哪种铁源制备K2 FeO4 的产率较高? 简述理由。
2 —3  高铁酸在水溶液中有4 种形体,其酸常数为p Ka1 = 1. 6 、p Ka2 = 3. 5 、p Ka3 = 7. 3 。p H = 1. 0 的该溶液4 种形体中哪
2 种是主要的? 写出它们的化学式。
2 —4  K2 FeO4 在KOH 溶液中可将甲苯氧化成苯甲醛, FeO2 -
4 转化为红棕色沉淀和绿色溶液(绿色是由FeO2 -
3 呈现
的) ,该绿色溶液与适量S2 - 发生氧化还原反应生成深色沉淀,组成分析发现该沉淀为3 种物质的混合物,写出它们的化学式。
2 —5  以K2 FeO4 作为锂离子电池的正极材料,可嵌入/ 脱嵌Li + 离子。1. 00 g K2 FeO4 的理论容量为406 mAh ,请通过
计算写出K2 FeO4 可逆嵌入/ 脱嵌Li + 的方程式。
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