化學(xué)奧林匹克競賽試題3

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1、二、（本題共2小題，共16分）16．（6分）實驗室常用苯甲醛在濃氫氧化鈉溶液中制備苯甲醇和苯甲酸，反應(yīng)式如下：已知：①苯甲酸在水中的溶解度為：0.18g（4℃）、0.34g（25℃）、0.95g（60℃）、6.8g（95℃）。②乙醚沸點34.6℃，密度0.7138，易燃燒，當(dāng)空氣中含量為1.83~48.0％時易發(fā)生爆炸。實驗步驟如下：①向圖l所示裝置中加入8g氫氧化鈉和30mL水，攪拌溶解。稍冷，加入10mL苯甲醛。開啟攪拌器，調(diào)整轉(zhuǎn)速，使攪拌平穩(wěn)進(jìn)行。加熱回流約40min。②停止加熱，從球形冷凝管上口緩緩加入冷水20mL，搖動均勻，冷卻至室溫。反應(yīng)物冷卻至室溫后，用乙醚

2、萃取三次，每次10mL。水層保留待用。合并三次萃取液，依次用5mL飽和亞硫酸氫鈉溶液洗滌，10mL10％碳酸鈉溶液洗滌，10mL水洗滌。③分出醚層，倒入干燥的錐形瓶，加無水硫酸鎂，注意錐形瓶上要加塞。將錐形瓶中溶液轉(zhuǎn)入圖2所示蒸餾裝置，先緩緩加熱，蒸出乙醚；再升高溫度，140℃時改用空氣冷凝管，收集198℃~204℃的餾分得產(chǎn)品A。將萃取后的水溶液慢慢地加入到盛有30mL濃鹽酸和30mL水的混合物中，同時用玻璃棒攪拌，析出白色固體。冷卻，抽濾，得到粗產(chǎn)品，然后提純得產(chǎn)品B。根據(jù)以上步驟回答下列問題：⑴步驟②萃取時用到的玻璃儀器除了燒杯、玻璃棒外，還需,飽和亞硫酸氫鈉溶液洗

3、滌是為了除去，而用碳酸鈉溶液洗滌是為了除去醚層中極少量的苯甲酸。⑵步驟③中無水硫酸鎂是劑。⑶產(chǎn)品A為，蒸餾除乙醚的過程中采用的加熱方式為。提純產(chǎn)品B所用到的實驗操作為。17．（10分）已知當(dāng)溶液的pH在10左右時，鋁元素主要以Al(OH)3的形式存在。如果飲用水中含有一定濃度的NO3一將對入類健康產(chǎn)生危害，NO3一能氧化人體血紅蛋白中的Fe(II)，使其失去攜氧功能；NO3一還能被水中還原性物質(zhì)還原成強(qiáng)致癌的NO2一。為此世界衛(wèi)生組織規(guī)定飲用水中NO3一中N含量必須小于10mg/L。為了降低飲用水中NO3一的濃度，某研究入員提出以下幾種方案：甲．微堿性條件下用Fe(II)

4、還原NO3一，還原產(chǎn)物為NH3。乙．pH＝10.25時，用鋁粉還原NO3一，NO3一中的N98％被還原成N2（a），2％被還原成NH3（b）。丙．用氫氣催化還原NO3一，還原產(chǎn)物主要為N2（c），還有少量NH3（d）。⑴寫出以上三個方案中相關(guān)反應(yīng)的離子方程式。甲：。乙：（a）。（b）。丙：（c）。（d）。⑵乙方案中，若pH值過大或過小都會造成的利用率降低。⑶乙方案中常選用生石灰或熟石灰調(diào)節(jié)pH，理由是，且。⑷與甲方案相比，乙方案不產(chǎn)生難以濾除的Fe(OH)3，也不產(chǎn)生對環(huán)境有害的NH3，但仍存在的明顯缺點是：。⑸與甲、乙方案相比，丙方案的優(yōu)點是：。三、（本題共3小題，共2

5、3分）18．（6分）氯化鈉不僅是維持入類生理功能的基本物質(zhì)，也是典型的晶體結(jié)構(gòu)之一。1913年英國科學(xué)家w·H·Bragg和w·L·Bragg父子利用X－射線衍射的方法測得了氯化鈉的晶體結(jié)構(gòu)，這是人們對物質(zhì)結(jié)構(gòu)的認(rèn)識第一次從宏觀到微觀的重要里程碑，Bragg父子因此分享了1915年的諾貝爾物理學(xué)獎。氯化鈉在晶體結(jié)構(gòu)中起著結(jié)構(gòu)模板的作用，由氯化鈉可以構(gòu)建許多重要的晶體結(jié)構(gòu)，對于理解和學(xué)習(xí)晶體結(jié)構(gòu)具有重要價值。請?zhí)羁眨郝然c的晶胞類型是；氯離子的堆積方式是；如果在氯化鈉晶體的四面體空隙中全部填入A原子，則形成化合物的化學(xué)式為；如果把鈉離子去掉，將氯離子堆積形成的全部八面體空隙

6、中填入B原子，那么形成的化合物的化學(xué)式為；如果把鈉離子去掉，將氯離子堆積形成的全部四面體空隙中填入C原子，那么形成的化合物的化學(xué)式為；由氯化鈉構(gòu)建形成的這些晶體結(jié)構(gòu)的共同特點是都具有晶胞。19．（7分）近來，人工光合作用的開發(fā)接近實用階段。其中有一種金屬釕和錳的有機(jī)配合物是人工光合作用的催化劑。這使得釕的金屬有機(jī)化合物的催化作用研究發(fā)展到了新的階段。有關(guān)釕（44Ru）的化學(xué)，請?zhí)羁眨孩裴懺拥暮送怆娮优挪际綖椋ü庾V實驗證明Ru最外層只有一個電子）。⑵它位于周期表中的區(qū)，第周期，第族。⑶和Fe、Co、Ni元素相比，單質(zhì)釕的化學(xué)活潑性（填“強(qiáng)”或“弱”)。⑷釕最高價氧化物的化

7、學(xué)式是；它和濃鹽酸反應(yīng)的方程式是：。20．（10分）氟化鈉是一種重要的氟鹽，主要用于農(nóng)作物殺菌、殺蟲劑、木材的防腐劑。實驗室可通過下圖所示的流程以氟硅酸（H2SiF6）等物質(zhì)為原料制取氟化鈉，并得到副產(chǎn)品氯化銨。已知：20℃時氯化銨的溶解度為37.2g，氟化鈉的溶解度為4g，Na2SiF6微溶于水。請回答下列問題：⑴上述流程中①②分別發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，寫出相關(guān)反應(yīng)的化學(xué)方程式：①。②。⑵上述流程中操作和（填編號）都是（填操作名稱）。⑶操作II的具體過程是。⑷流程①中NH4HCO3必須過量，其原因是。四、（本題共1小題，共13分）2