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第五届“我爱奥赛杯”高中化学竞赛试题

第1题（6分）硼的化学丰富多彩，也是材料化学研究的热点之一。 1-1、最近美国Rice University的教授Boris Yakobson与其同事预测 了一种硼巴基球(Bn，如图所示)的存在，这种分子组成与C60相似， 但在它每个六边形的中心有一个额外的原子，显著提高了其稳定性。 则n=_______

1-2、硼是制造超硬材料的元素之一。提高材料的硬度有两种方法，一是制造具有类似金刚石结构的物质，如立方BM，若M为第三周期的元素，则 M为_______(填元素符号)，二是寻找 “不可压缩性的”的金属，这类金属具有高密度，低硬度的特点，它们和硼的化合物有异乎寻常的硬度，最近《Science》杂志报道合成了一种可与金刚石相媲美的超硬材料XB2，X是第VIIB族元素，则X为______（填元素名称） 1-3、氮化硼纳米管是一种具有优异性能的材料，于1995年美国加州大学的教授首次合成。该材料可由高温热解法制得，用N2将由（NH4）2SO4与NaBH4反应生成的物质A带入含Co、Ni催化剂的硅晶基片上，加热到1000-1100℃反应生成，已知A为苯的等电子体，写出两步反应的方程式

第2题（10分）酸是化学中重要的一类物质，人们对酸的认识是逐步加深的。

2-1、1887年，阿仑尼乌斯提出了电离理论，在水溶液中能电离出H+的为酸，电离出OH-离子的为碱。比较水溶液中，下列阴离子的共扼酸的酸性大小_____________________（填序号）

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(1)CH3OO-(2)O2NO(3)O

2-2、1905年，弗兰克提出了溶剂酸碱理论。该理论认为凡是在溶剂中产生该溶剂的特征阳离子的溶质叫酸，产生该溶剂的特征阴离子的溶质叫碱。试判断液NH3中加入Li3N后酸碱性变化情况，并结合方程式解释

2-3、1923年布朗斯特提出了质子理论。认为凡是能够给出质子的物质都为酸，接受质子的物质为碱。有电子总数相同的三种微粒，它们既是质子酸又是质子碱，且分别为阴离子、中性分子和阳离子，它们是__ 2-4、质子理论提出的同年，路易斯提出了电子理论，凡是接受电子对的为酸，给出电子对的为碱。NH3和NF3的均为路易斯碱, 碱性更强的是_____ __ ，理由是____________

2-5、1966年第一个超强酸被偶然发现，通常由质子酸和路易斯酸混合。用SbF5与氟磺酸反应后，可得到一种超强酸H[SbF5(OSO2F)]。写出该超强酸在氟磺酸中的电离方程式

第3题（8分）NO2-是一种常见配体，在八面体配离子[MR2(NO2)4]-中，中心离子M含量为21.27%，氮元

素的含量为30.33%，只检测到一种N-O键长，请回答下列问题 3-1、给出自由状态下的NO2-的结构，NO2-在该配合物中配位方式 3-2、通过计算，给出配离子的化学式和名称 3-3、画出该配离子的结构

第4题（11分）银制器皿久置会失去光泽，这并不是仅仅由于氧气的作用，是被“流动的水和游荡的风”所侵蚀，经分析，银器失去光泽是由于其表面形成了X ，X可由以下三种方法除去，从而使银器恢复光泽。(1)将银器置于盛有苏打水的铝制器皿中煮沸 (2)将银器在KSCN或NH4SCN溶液中放置几分钟 (3)将银器用A的乙醇-水溶液处理数分钟，X与A反应的物质的量比为1:8，A是 NH4SCN的同分异构体，所有原子均只有一种化学环境。 试回答如下问题：

4-1、给出X 和 A的化学式，并写出生成X的化学方程式

4-2、写出除去X的三种方法的化学反应方程式

4-3、计算X 在水中的溶解度，已知KspX = 6.3×10-50, X的阴离子对应的酸Ka1=9.5×10-8, Ka2=1.0×10-14

4-4、试判断X在浓度相同的HNO3与HCl中的溶解性大小，说明你的理由

第5题（9分）将硼酸、发烟硫酸、萤石粉共热得到无色气体A，A为平面构型分子，密度约为空气的2.3倍，A用乙醚吸收后得到液态物质B。液态乙酸中存在微弱的自偶电离，离子电导率为139μS/cm，将B加入乙酸中形成均一透明的无色溶液，发现乙酸的离子电导率显著增强，达到1300-5800μS/cm，B与乙酸的混合溶液是具有良好应用前景的非水型电解质，与传统的水溶液电解质体系相比有独特的优势，扩大了电化学反应研究的物质范围和电位研究区间。试回答下列问题： 5-1写出A、B的结构简式 A _____________，B______________

5-2写出生成A的化学反应方程式____________________________________

5-3用方程式表示乙酸的自偶电离过程，并分析乙酸中加入B后，电导率显著提高的原因

5-4红外光谱显示，纯乙酸中存在两种羧羟基吸收峰，分析这两种峰产生的原因

5-5为什么说非水型电解质可以扩大电化学反应研究的物质范围和电位区间？

第6题（8分）溶氧分析仪能连续、自动测量水中微量的溶解氧含量，可用于工业锅炉用水，实验室制备除氧水等方面。溶氧分析仪的核心部件是氧传感器，传感器中银做阳极，金做阴极，二电极之间连接一稳定的直流电源，以氯化钾溶液为电解质溶液，电解质溶液与取样水之间有一层氧气可以透过的薄膜，测量金电极上产生的还原电流的大小得出氧气的含量。

6-1、试写出溶氧分析仪的有关电极反应式阴极____________________，阳极__________________________ 6-2、请从你写的电极反应式推测影响氧传感器的性能的因素可能有哪些？

在高温下高炉中氧含量的测定可用氧化锆(ZrO2)氧传感器来测定，在氧化锆中加入MgO,Y2O3等立方晶系的氧化物后，在600℃以上高温时成为氧的快离子导体。其导电性能主要源于掺杂晶体中的氧离子空位。下图为氧化锆固体电解质的导电原理。

6-3、写出高氧侧和低氧侧的电极反应式

高氧侧______________________________，低氧侧________________________________

6-4、若某掺杂电极Y2O3的ZrO2晶体中氧离子空位数为3.01X10个，则理论上掺杂的Y2O3质量为多少克？

第7题（9分）、生源胺（biogenic amine）是指人体中担负神经冲动传导作用的胺类化合物，包括肾上腺素（adrenaline）、多巴胺（dopamine）、乙酰胆碱（acetylcholine）及5-羟基色胺（serotonine）等。肾上腺素的结构为下列合成实验所证实 儿茶酚 + ClCH2COCl

Pt

A(C8H7O3Cl) A + CH3NH2

B(C9H11O3N)

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