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24届国初

发布时间:2014-07-02 15:12:29  

中国化学会第24届全国高中学生化学竞赛(省级赛区)试卷、答案及评分标准 2010年9月15日 共9页 1

评分通则

1.凡要求计算或推导的,必须示出计算或推导过程。没有计算或推导过程,即使结果正确也不得分。

2.有效数字错误,扣0.5分,但每一大题只扣1次。

3.单位不写或表达错误,扣0.5分,但每一大题只扣1次。

4.只要求1个答案、而给出多个答案,其中有错误的,不得分。

5.方程式(不是反应式!)不配平不得分。 6.用铅笔解答(包括作图)无效。

7.使用涂改液涂改的解答无效。

8.不包括在标准答案的0.5

分的题,可由省、市、自治区评分组讨论决定是否给分。

9.答案中红色字为标准答案,而蓝字体(加下划线)为注释语不属于答案。

气体常数R

=8.31447 J K mol 法拉第常数F=96485 C mol 阿佛加德罗常数NA=

6.022142×1023 mol

第1题 (15分)

1-1 2009年10月合成了第117号元素,从此填满了周期表第七周期所有空格,是元素周期系发展的一个里程碑。117号元素是用249Bk轰击48Ca靶合成的,总共得到6个117号元素的原子,其中1个原子经p次α衰变得到270Db后发生裂变;5个原子则经q次α衰变得到281Rg后发生裂变。用元素周期表上的117号元素符号,写出得到117号元素的核反应方程式(在元素符号的左上角和左下角分别标出质量数和原子序数)。

1-2 写出下列结构的中心原子的杂化轨道类型:

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1-3 一氯一溴二(氨基乙酸根)合钴(III)酸根离子有多种异构体,其中之一可用如下简式表第2题 (5 分) 最近我国有人报道,将0.1 mol L1的硫化钠溶液装进一只掏空洗净的鸡蛋壳里,将蛋壳开口朝上,部分浸入盛有0.1 mol L1的氯化铜溶液的烧杯中,在静置一周的过程中,蛋壳外表面逐渐出现金属铜,同时烧杯中的溶液渐渐褪色,并变得混浊。

2-1设此装置中发生的是铜离子和硫离子直接相遇的反应,已知φ?(Cu2+/Cu)和φ?(S/S2)分别为0.345 V和 ?0.476 V,nFE? =RTlnK,E?

表示反应的标准电动势,n为该反应得失电子数。计算25oC下硫离子和铜离子反应得到铜的反应平衡常数,写出平衡常数表达式。

2-2金属铜和混浊现象均出现在蛋壳外,这意味着什么?

2-3 该报道未提及硫离子与铜离子相遇时溶液的pH。现设pH = 6,写出反应的离子方程式。 2-4 请对此实验结果作一简短评论。

第3题 ( 7分) 早在19世纪人们就用金属硼化物和碳反应得到了碳化硼。它是迄今已知的除金刚石和氮化硼外最硬的固体。1930年确定了它的理想化学式。左下图是2007年发表的一篇研究论文给出的碳化硼晶胞简图。

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222310O—O的键长为147 pm;B的化学式为Co(bzacen)PyO2,其O—O的键长为126 pm,Py是吡啶(C5H5N),bzacen是四齿配体 [C6H5?C(O?)=CH?C(CH3)=NCH2?]2。B具有室温吸氧,加热脱氧的功能,可作为人工载氧体。画出A和B的结构简图(图中必须明确表明O—O与金属离子间的空间关系),

第5题 ( 11分) 把红热的玻棒插入橙红色固体A中,A受热后喷射出灰绿色粉末B和无色无味气体C。镁在C中加热生成灰色固体D。B在过量的NaOH溶液中加热溶解,得到绿色溶液E。将适量H2O2加入E中,加热,得到黄色溶液F。F酸化后变为橙色溶液G。向G中加入Pb(NO3)2溶液,得到黄色沉淀H。

5-1 写出A

、B、C、D、E、F、G和H的化学式。

5-3 A中的金属元素M可以形成MO2和ZnM2O4, 它们均为磁性材料,广泛用于制作磁带和磁盘。分别写出MO2和ZnM2O4中M的价电子组态。

5-4 A中的金属元素M可以形成不同形式的羰基化合物或者羰基阴离子,按照18电子规则画出Na2[M2(CO)10]的阴离子结构,指出M的氧化态。

第6 题(8分)在我国青海、西藏等地有许多干涸盐湖盛产一种钠盐Q。Q为一种易溶于水的白色固体。Q的水溶液用硫酸酸化,得到弱酸X。X为无色小片状透明晶体。X和甲醇在浓硫酸存在下生成易挥发的E。E在空气中点燃呈现绿色火焰。E和NaH反应得到易溶于水的白色固态化合物Z(分子量37.83)。

6-1写出由Q得到X的离子方程式。 6-2 写出X在水中的电离方程式。

6-3 写出X和甲醇在浓硫酸存在下生成E的化学方程式。 6-4 写出E燃烧反应的化学方程式。

6-5 写出由E和NaH制备Z的化学反应方程式。

6-6 Z在水溶液里的稳定性与溶液pH有关,pH越大越稳定。为什么?

6-7近年来,用Z和过氧化氢构建一种新型碱性电池已成为热门的研究课题。该电池放电时,每摩尔Z释放8摩尔电子,标准电动势大于2 V。写出这种电池放电反应的离子方程式。 第7题 (13分) 分子筛是一种天然或人工合成的泡沸石型水合铝硅酸盐晶体。人工合成的分子筛有几十种,皆为骨架型结构,其中最常用的是A型、X型、Y型和丝光沸石型分子筛,化学组成可表示为Mm[AlpSiqOn(p+q)]·xH2O。

7-1 Si4+、Al3+ 和O2 的离子半径分别为41 pm、50 pm和140 pm,通过计算说明在水合铝

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4+3+

7-3 X光衍射测得Si-O键键长为160 pm。此数据说明什么?如何理解?

7-4 说明以下事实的原因:

① 硅铝比(有时用SiO2/Al2O3表示)越高,分子筛越稳定;②最小硅铝比不小于

1。

7-5 人工合成的A型分子筛钠盐,属于立方晶系,正当晶胞参数a=2464 pm,晶胞组成为

Na96[Al96Si96O384]·xH2O。将811.5克该分子筛在1.01325×105 Pa、700℃加热6小时将结晶水完

全除去,得到798.6升水蒸气(视为理想气体)。计算该分子筛的密度D。

第8题 ( 6分) 在25℃和101.325 kPa下,向电解池通入0.04193 A的恒定电流,阴极(Pt,

112+0.1 mol L HNO3)放出氢气,阳极(Cu,0.1 mol L NaCl)得到Cu。用0.05115 mol L1

的EDTA标准溶液滴定产生的Cu2+,消耗了53.12 mL。

8-1 计算从阴极放出的氢气的体积。

8-2 计算电解所需的时间(以小时为单位)。 第9题 (11 分)

9-1画出下列转换中A、B、C和D的结构简式(不要求标出手性)。

9-2 画出下列两个转换中产物1、2和3的结构简式,并简述在相同条件下反应,对羟基苯

甲醛只得到一种产物,而间羟基苯甲醛却得到两种产物的原因。 CH3(CH2)11Br, K

2CO3丙酮,回流

1

23+

第10题 ( 7 分) 灰黄霉素是一种抗真菌药,可由A和B在三级丁醇钾/三级丁醇体系中合

成,反应式如下:

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OCH3

O

O

+

H3CO

Cl

H3COC

CCCHCHCHA

B

灰黄霉素

10-1在下面灰黄霉素结构式中标出不对称碳原子的构型。

10-2 写出所有符合下列两个条件的B的同分异构体的结构简式:

① 苯环上只有两种化学环境不同的氢;② 分子中只有一种官能团。

10-3写出由A和B生成灰黄霉素的反应名称。 第11题 ( 9分) 化合物A由碳、氢、氧三种元素组成,分子量72,碳的质量分数大于60%。A分子中的碳原子均为sp3杂化。A与2-苯基乙基溴化镁在适当条件下反应后经水解生成B。B在质子酸的催化作用下生成C。经测定B分子只含1个不对称碳原子,其构型为R。请根据上述信息回答下列问题:

11-1 写出A的分子式。

11-2 画出A、B和C的结构简式(列出所有可能的答案)。

11-3 简述由手性化合物B合成C时手性能否被保留下来的理由。

郑重声明;本试题及答案的版权属中国化学会所有,不经中国化学会化学竞赛负责人授权,任何人不得翻印、不得在出版物或互联网网站上转载、贩卖、赢利,违者必究。本试卷和答案将分别于2010年9月12和15日12:00在网站 http://edu.sina.com.cn/ 和 http://www.ccs.ac.cn/ 上公布。

1-1

4829448249293 20Ca?24997Bk ?117Uus?3n 20Ca?97Bk ?117Uus

?4n

48294

293

每式1分,画箭头也得 1分。两式合并为 620

(2分)Ca+624997

Bk=117Uns+597Uns+23n也得满分。

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每式1分。正确画出5个几何异构体,未画对映体但指明都有对映异构体,各得1.5分。(10分) 2-1

Cu2++S2? = Cu + S

n = 2, lnK = 2x96485C mol?1x(0.345+0.476)V/(8.314 J K?1mol?1x298.15K)

K = 5.82×1027; (1分) 代入计算式的数值因约化导致计算结果(K)值不同,K值的指前因子在5.60?6.93范围内均得满分。

K = [Cu2+]?1[S2-]?1; 严格的表达式为K =([Cu2+]?1[S2?]?1)X co2 (1分) 2-2

硫离子可从蛋壳内通过蛋壳上的微孔向蛋壳外扩散并与铜离子反应生成铜和硫,而铜离子不能通过蛋壳微孔向蛋壳内扩散。 两个要点各0.5分。(1分) 2-3

Cu2+ + H2S = Cu + S + 2H+ (1分) 将方程式中的H2S写成HS?或S2

?,即使方程配平了,也不得分。 B4C 或CB4 答B12C3得0.5分。 (1分) 3-2

3-3

标准答案是菱方或“菱面体”(rhombohedral),答“三方”(trigonal),虽不符合国际晶体学联合会的推荐性规定,但考虑到国内许多教科书的现状,仍给0.5分。只答“素晶胞”不得分,答“菱方素晶胞”不扣分。(1分) (2分)

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2

2

5-3

3d2 ,3d3 (1分) 5-4

OCOCOC

CrCOOC

Cr

COOC

COCOCO

2-

Cr的氧化态 -1 结构式2分,氧化态1分 (3分)

6-1

B4O5(OH)42 + 3 H2O + 2 H+=4 H3BO3 写B4O72-配平的方程式也得满分。 (1分) 6-2

B(OH)3 + H2O = B(OH)4 + H+ (1分) 6-3

B(OH)3 + 3 CH3OH = B(OCH3)3 + 3H2O (1分) 6-4

BH4 + 4 H2O2 = B(OH)4 + 4 H2O (2分) 6-5

B(OCH3)3 + 4 NaH=NaBH4 + 3 NaOCH3 (1分) 6-6

水溶液的pH越大,[H3O+]越低,BH4? 和H3O+ 的反应越难,因而NaBH4越稳定。 (1分) 6-7

2 B(OCH3)3 + 9 O2=B2O3 + 6 CO2 + 9 H2O (1分) 7-1

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分) 根据多面体几何学计算得出结论,只要正确,亦各得1分。

分) 通过其他途径推算,结果正确,也得满分。

7-3

实测Si-O键键长(160pm)远小于Si4+和O2 的离子半径之和(181pm),表明Si-O键中已

4+ 有较大的共价成分(1分)。Si电价高、半径小,极化力较大,导致了键型变异(离子键向共

价键过渡)(1分)

各1分 (2分) 7-4

硅氧四面体和铝氧四面体无序地按硅铝原子比交替排列。① 硅-氧键强于铝-氧键;② 若3+ Al数超过Si4+数,必出现铝氧四面体直接相连的情况,结构中引入不稳定因素,导致骨架强度削弱。

7-5

n=10.00 mol 1分;x = 216 1分; D = 1.946 g cm3 2分。 (4分) 用另外的算法,算式与结果皆正确(包括有效数字和单位),亦得满分。

8-1

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整式计算,算式和结果全对,得满分。分步计算:氢的摩尔数算式正确得1分;氢体积的算式正确得1分,结果正确(含单位和有效数字)各得1分。 (4分) 8-2

计算过程与结果各1分。 (2分) 9-1

1. LiAlH41. Mg/苯

A (C14H26O4

)B (C12H22O212H24O22D (C12H22Br

分)

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。若2,3对换,则得分也对换。其它答案不得分,例如丙酮自身缩合不得分。 (5分)

每个构型1分,构型错误不得分。 (2分)

分) 分) 11-1

C4H8O 其它答案不得分。 (1分)

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没有表示出外消旋体,每个只得0.5分。 (6分) 11-3

B在质子酸的催化作用下生成平面型的碳正离子(1分),它的两侧均可与苯环反应,从而生成一对外消旋体,所以B的手性不能完全被保留下来(1分)。 (2分)

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