全國化學競賽模擬試題精選
第i題（12分）
將空氣中游離態的氮氣轉化為含氮化合物的過程稱為固氮，主要包括合成固氮和生物固氮。
1．目前唯一具有工業規模的合成固氮方法是：
N2（g）＋3H2（g）2NH3（g） △H0＝－92.4kJ·mol1。
雖然這個反應是放熱反應，但為什麼這種方法效率比較低。
2．在一定條件下，合成氨反應達到平衡後，混和氣體中NH3的體積佔25%。若反應前後條件保持不變，則反應後混合氣體的密度與原反應物氣體密度的比值為 。
3．生物固氮是指生物體內的固氮菌（如大豆根瘤菌、巴氏梭菌和棕色固氮菌等）通過固氮
＋－酶的作用在常温常壓下將空氣中的氮氣轉化為含氮化合物：N2＋8H＋8e＋16MgATP＋16H2O
→ ＋ ＋16MgADP＋16H3PO4
H2N2NH3H2
4．如今採用SCY陶瓷固體電解質的電化學合成氨裝置，該裝置以
具有良好機械強度和高質子導電性的SrCe0.95Yb0.05O3陶瓷（SCY）製成
-的封底內筒和石英外筒組成。在SCY陶瓷內筒底部的內外壁各沉積約
1.3cm2的多孔多晶鈀作為電極，陰極的真實催化表面積約80cm2。將該+裝置的底部置於加熱爐內保持570℃的高温。將用He稀釋的氮氣（氮氣
含量1.8%）通入陶瓷內筒，將氫氣通過陶瓷內筒和石英外筒間的空隙，構成下述電池：H2(g)(Pd)∣SCY∣(Pd)N2－He(g)。
（1）新法合成氨的電解池中_______（填“能”、“不能”）用水溶液作電解質，原因是－ 1
_____________________________；
（2）請寫出陰陽電極反應式和總反應式。
第ii題（5分）
無機膠粘劑是人類歷史上使用最早的一種膠粘劑，如石灰、水泥、硅酸鈉、石膏等，近四十年來，磷酸、CuO膠粘劑，耐熱性好，高温狀態下也有很高粘接強度。用此膠粘劑黏結鐵、鋁等材料，磷酸、CuO在金屬表面發生一系列反應，金屬表面部分溶解，同時金屬銅沉積，使被粘物黏結，寫出可能發生的一系列離子反應方程式！
第iii題（10分）
＋－1．寫出Fe3和I在溶液中的反應現象和反應方程式。
－＋－2．有足量F時，Fe3不和I反應。請説出原因。
－3．往1．的溶液中加足量F，有什麼現象？原因何在。
－＋－－4．在足量2mol·L3 HCl溶液中加Fe3、I、F。請説出反應現象，它可能和實驗2．的現
象有何不同？
第iv題（10分）
鈦酸鍶系電子陶瓷是以SrTiO3、(Sr1－xCax)TiO3、(Sr1－xBax)TiO3、(Sr1－xPbx)TiO3、(Sr1－x－yBaxPby)TiO3等為基體的陶瓷材料，具有介電損耗小、色散頻率高、熱穩定性好等優點，廣泛應用於高壓電容器、晶界層電容器、壓敏電阻、熱敏電阻及其它電子元件。
1．用溶膠－凝膠法制備鈦酸鍶系電子陶瓷粉方法的關鍵是製得均質的凝膠，凝膠的'形成是由於體系中生成了多聚物，如Ti(OH)x(OAC)y、Ti(OC4H9)x(OAC)y、TinO2n－(x＋y)/2(OH)x(OC4H9)y等。鍶離子因靜電作用均勻的吸附在凝膠主體中，在煅燒過程中反應生成鈦酸鍶。寫出凝膠的形成機理：原料有Ti(OC4H9)4、HOAC和水。
2．水熱反應制備鈦酸鍶粉末還有一種酸鹼反應機理：鈦烴氧化物Ti(OC2H5)4首先水解形成
－＋Ti(OH)62，然後與鹼土金屬陽離子Sr2中和，寫出離子方程式。
第v題（7分）
在一定條件下，醇和醛能發生如下的反應：
R－OH＋R’－－H→R’－－OR產物統稱半縮醛（具有－－O－C結構）
1．已知葡萄糖溶液中，葡萄糖以鏈狀分子和六元環半縮醛分子兩種同分異構體形式平衡共存，相互轉化。請寫出葡萄糖環狀分子的結構簡式：
2．聚乙烯醇(C2H4O)n與甲醛能發生上述類似反應後縮合脱水，生成含有六元環狀結構的維 2
尼綸(C5H8O2)n，寫出聚乙烯醇與甲醛反應合成維尼綸的化學方程式（有機物寫結構簡式）。
3．半縮醛能繼續與醇反應生成縮醛，寫出乙醇和乙醛在催化劑作用下所生成縮醛的結構簡式。縮醛又能水解為醛和醇，分析這兩個反應在有機合成中有何重要意義。
第i題（12分）
1．該反應是在以鐵為主要成分的多組分催化劑存在的條件下進行的可逆反應。雖然在298K反應的標準平衡常數高達6.8×105，但反應速率幾乎無法察覺，為提高反應速率並使催化劑處於最佳活性温度，工業合成反應通常在430～480℃下進行，此時由於受熱力學限制，標準平衡常
－數僅為105，轉化率很低。為提高轉化率，通常採用高壓（15～30MPa）和增加氮氣濃度的方法促使平衡右移，但即使如此，合成氨的單程轉化率也僅能達到10%～15%。存在條件苛刻、對設備要求高、能耗高、污染嚴重、轉化率低等問題。（3分，答出要點即可）
2．5：4（2分）
3．2NH3，H2（2分）
4．（1）不能 因為水的沸點只有100℃，而該反應要在570℃（2分）
＋－＋－（2）陽極：3H2→6H＋6e 陰極：N2＋6H＋6e→2NH3 N2＋3H2＝2NH3（3分）
第ii題（5分）
2H3PO4＋3CuO＝Cu3(PO4)2＋3H2O 3Fe＋2H3PO4＝Fe3(PO4)2＋3H2↑ 2Al＋2H3PO4＝2AlPO4＋3H2↑ 3Fe＋Cu3(PO4)2＝Fe3(PO4)2＋3Cu 2Al＋Cu3(PO4)2＝2AlPO4＋6Cu（各1分）
第iii題（10分）
＋－－＋－1．2Fe3＋2I（或3I）＝2Fe2＋I2（或I3）（2分） 棕色溶液（1分）
＋－＋2．Fe3、和F配合使Fe3濃度降低。（2分）
－3＋3．因F和Fe（殘餘）配合，使平衡向在移動，棕色變淺。（2分）
－＋－＋－4．因F和H生成HF，使F的濃度降低，一定程度上不利於Fe3和F的配合。因此，有＋－少量Fe3將與I發生反應，即可能出現淺的黃棕色。（3分）
第iv題（10分）
1．Ti(OC4H9)4＋xHOAC→Ti(OC4H9)4－x(OAC)x＋xHOC4H9
Ti(OC4H9)4＋yHOAC＋xH2O→Ti(OH)x(OAC)y＋4HOC4H9
nTi(OC4H9)4＋(4n＋x－y)H2O→TinO2n－(x＋y)/2(OH)x(OC4H9)y＋(4n－y)HOC4H9（6分） 3
2．Ti(OC6H－＋
2H5)4＋2O→Ti(OH)62＋4C2H5OH＋2H
Ti(OH)－Sr2－62＋→SrTiO3＋3H2O（4分）
第v題（7分）
1． （2分）
2．
3．CH3—CH—(O—CH2—CH3)2 （1分） 保護醛基（1分）
4 2分） （
