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1998年全国高中学生化学竞赛(决赛)理论试题答案


1998 年全国高中学生化学竞赛(决赛)标准答案与评分标准 共 6 页

1

1998 年全国高中学生化学竞赛(决赛)理论试题答案与评分标准
第一题 (评判分: 共 11 分)

(1) (3 分)

第 一 步 反 :应[ A l ( C H 3

3

r />)2

]

+ 2

NH 2

[

NH Al(CH ) 3 2

]

2

+

2

CH

4

170 C

第二步反应: 3

[

NH Al(CH ) 3 2

]

2
2

[

N A l C H 3

]3 +

6 CH 4

(2) (3 分) 环铝氮烷的衍生物 D 的结构式如下:
CH
3

Al N N

HC
3

Al N

Al

CH

3

(3) (5 分) 设: 混合物中 2,6-二异丙基苯胺和化合物 C 的质量分数分别为 X1 和 X2;Cj、Hj、Nj、 Alj 分别表示化合物 j 中含 C、H、N、Al 的原子数;Mj 表示化合物 j 的分子量;则:

编号 j

化合物
2,6-二异丙基苯胺

分子式

Cj 12 28

Hj 19 48

Nj 1 2

Alj 0 2

相对分子质量 Mj

1 2

C12H17NH2 C28H48N2Al2

177.32 466.74

C

根据题意可列出下列二元一次方程组:
28 12 . X + 4 6 6 . 7.X 177.32 1 4
2

=

0.7371 12.01

.X + 177.32 1
解上述联立方程组可求得:

1

.X 466.74 2


2

=

0.0634 14.01

X1= 0.175

X2= 0.825

答:混合物中 2,6-二异丙基苯胺、化合物 C 的质量分数分别为 0.175、0.825。 评分标准:

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2

全题评判分: 共 11 分. (1) 评判分: 共 3 分,其中第一步反应为 1 分, 第二步反应为 2 分, 没用结构简式表 示的不给分, 未配平、但方程中各化合物结构简式写对的, 第一步扣 0.5 分, 第二步扣 1 分; (2) 评判分: 3 分 (3) 评判分: 共 5 分, 写对求解联立方程组得 3 分, 方程结果 X1、 2 各占 1 分,全对得 X 2 分, 错一个扣 1 分; 用百分数表示者, 只要正确不扣分, 结果数字有效位数不正确者, 每个 结果扣 0.25 分。
第二题 (评判分: 共 18 分)

1. (评判分: 6 分) 第一步反应为 CaC2O4·H2O 脱水反应, N2 和 O2 对反应无影响, 所以热重曲线相同(2 分);第二步反应为 CaC2O4 的分解,由于 CO 在 O2 中氧化放热,使温度升高,加快了反应速率, 所以在较低的炉温下 CaC2O4 即开始分解(2 分);第三步反应为 CaCO3 的分解,N2 和 O2 对反 应无影响,但由于第二步反应分解速率不同,使所生成的 CaCO3 有所不同,所以曲线有差异(2 分)。 2. (评判分: 2 分) 由于温度升高时试样周围气体的密度减小,造成浮力减小,故出现表观增重(2 分)。 3. (评判分: 10 分) 一级反应: ln C0/C = k t = Ae
-E/RT

·t

ln ln C0/C = ln A-E/RT+ln t ln t = [ ln ln C0/C-ln A]+E/RT 漆包线失效时括号内为恒重, 即 ln t = B+E/RT (3 分), 1/T×103 2.545 2.433 2.208 将 ln t 对 1/T 作图,从斜率可求出 E 值, 从截距求出 B 值: t (hr) (1) (2) (3) 20000 5000 307.0 ln t 9.903 8.517 5.727 T 393.0 411.0 453.0

由(1)与(2)得: ?ln t /?(1/T) = E/R = 1.238×104 由(2)与(3)得: ?ln t /?(1/T) = E/R = 1.240×104 由(1)与(3)得: ?ln t /?(1/T) = E/R = 1.239×104 平均值 E/R=1.239×104 ,E=103.0 kJ·mol 代入(1)得: B=-21.62, 平均值 B=-21.62 当 T=348.0K 时, ln t = 13.98 , 得 10 分。 t = 1.179×106 hr。(5 分) 若得出正确的最后结果,计算步骤与本标准答案不同,只要计算步骤合理,一律
-1

(2 分)

代入(2)得: B=-21.63, 代入(3)得: B=-21.62

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3

第三题 (评判分: 共 20 分)

1. (共 10 分, 每个 1 分)
A. C.
2

O N

C H2

CN

B.

H2

N

C H2

CN CH 2CN

C H 3 COOCOCH
HNO H 2SO

3

CONH D. CH 3

E .

3

4

F .

H2 N
NO
2

CH 2CN

G.
NH
2

CH 2 CN

H.
F

CH 2CN

I.
F

CH CN CH 3

J.

H O, H
2

+

2. 对映异构体及其构型(评判分: 4 分, 异构体构型及构型标定各 2 分)
COOH C H CH 3 CH 3 F F COOH C H

R

S

或者:
COOH F H CH H CH COOH F

3

3

R

S

3. 第(10)步反应类型(2 分) 答: 亲核取代反应。 4. 命名(评判分: 4 分, 每个化合物 2 分) (1). 4-乙酰氨基-3-硝基苯乙腈 (2). 2-(4-苯基-3-氟苯基) 丙酸

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4

第四题 (评判分: 共 30 分)

1.

(评判分: 共 15 分) (1) (评判分: 5 分) (不写沉淀箭头不扣分;写离子方程式也可以) MnO2+ZnS+2H2SO4 = S?+MnSO4+ZnSO4+2H2O MnO2+CuS+2H2SO4 = S?+MnSO4+CuSO4+2H2O CdS+MnO2+2H2SO4 = S?+CdSO4+MnSO4+2H2O Al2O3+3H2SO4 = Al2(SO4)3+3H2O (2) (评判分: 3 分) Zn+CuSO4 = Cu?+ZnSO4 Zn+CdSO4 = Cd?+ZnSO4 (3) (评判分: 3 分) MnO2+2FeSO4+2H2SO4 = MnSO4+Fe2(SO4)3+2H2O 3ZnCO3+Fe2(SO4)3+3H2O = 2Fe(OH)3 +3ZnSO4+3CO2 3ZnCO3+Al2(SO4)3+3H2O = 2Al(OH)3+3ZnSO4+3CO2 (1 分) (1 分) (1 分) (1 分) 3MnCO3+Al2(SO4)3+3H2O = 2Al(OH)3+3MnSO4+3CO2 (1 分) (1 分) (1 分) (1 分) (1 分) (1 分) (1 分) (1 分)

3MnO2+2FeS+6H2SO4 = 2S?+3MnSO4+Fe2(SO4)3+6H2O

(不写沉淀箭头不扣分;写离子方程式也可以)

Zn+Fe2(SO4)3 = 2FeSO4+ZnSO4

3MnCO3+Fe2(SO4)3+3H2O = 2Fe(OH)3 +3MnSO4+3CO2 (1 分) (说明: 上述 4 个方程式写“加热”反应条件与否均不扣分;写离子方程式也可以) (4) (评判分: 2 分)(不写“电解”不扣分;写电极反应得分相同,但要标对正负极)
电解

MnSO4+ZnSO4+2H2O ZnSO4+Na2CO3 =

=

MnO2+Zn+2H2SO4 (1 分) (1 分)

(5) (评判分: 2 分) (不写沉淀箭头不扣分;写离子方程式得分相同) ZnCO3? + Na2SO4 = MnCO3? + Na2SO4 或: 2ZnSO4+2Na2CO3 +H2O MnSO4+Na2CO3 = Zn2(OH)2CO3? +2 Na2SO4+CO2

2. (评判分: 15 分)
A. (6 分) MnSO4 ,ZnSO4 ,Fe2(SO4)3, Al2(SO4)3, CuSO4, CdSO4 (各 1 分) 的溶液; B. (2 分) MnSO4 和 ZnSO4 混合溶液; C. (2 分) MnCO3 和 ZnCO3 (或 Zn2(OH)2CO3)混合物; D. (1 分) Zn 粉; E. (1 分) MnO2 粉; F. (2 分) H2SO4 (1 分),ZnSO4、MnSO4 溶液 (各 0.5 分); G. (1 分) Na2SO4 溶液。

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5

第五题 (评判分: 10 分)

1.

n (Cu2+) : n (BCPF) = 1 : 1 原因: 曲线 1 延长线交点在 c (Cu2+) : c (BCPF) = 1:1 处, 此处为配合物最大浓度处, 即两者浓度比正好为其化学计量比。(2 分)

2.

由曲线 2 可知在 pH=6 时, 配合物最稳定; (1 分) pH<6 , 配体浓度降低, 配合物解离; (1 分) pH>6 ,因 Cu2+ 水解效应,使游离 Cu2+离子浓度降低, 导致配合物解离;(1 分)

3.

由配位平衡: ( L 代表 BCPF )
2+

CuL

Cu

+ L

c-c?
2+

c?
2+

c? (列出正确式子 1 分),

K 稳 = [Cu L] / [Cu ][L] = c (1-?) / (c 2·?2) = (1-?) / (c· ?2 )
? = (A0-A) / A0 = (0.35-0.32) / 0.35 =0.085
-4

(代入算出?值 1 分), (3 分)

K 稳 = (1-0.085) / [1.0×10 ×(0.085)2 ] = 1.3×106 计算方法不同者,只要结果正确都得满分(5 分)。
第六题 (评判分: 20 分)
O

1. A: (1 分)
B. (2分) H

无立体异构体
CH
3

C

6

H 5
3

C

CH2 CH 3
CH3 R CH3 R R

CH Br

Br C=O C 6H
5

H C=O C 6H
5

D. (4· ) ?

CH3NH HO

H

CH3NH H

H

S H C6H5

OH

C6H5

d1
CH C. (2分) CH
3 NH 3

d2

CH H H C=O
5

3

NH CH

3

C=O C 6H

H
5

CH 3 S NHCH S H

3

C 6H

CH 3 S NHCH3 H H R OH C H5 6

HO

C H 6 5

2. (1

分) 合成出的产物 D 无旋光性。没

d3

d4

有不对称因素的加入不可能使无光学活性 的原料转化为有光学活性的产物。(其他合理说明也可得分)

3. (6 分)

d1 d4,d2 d3 为对映体, d1 d2, d1 d3, d2 d4, d3 d4 为非对映体;

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6

4. (4 分)
O

H NCH
3

H CH 3 N O

H C 6H

CH
5

3

CH

3

H C 6H
5

第七题 (评判分: 30 分)

1. 4Fe,4Cu,8S (3 分);化学式 CuFeS2 (2 分); 2. 2 个结构基元(8 分); 结构基元为 Cu2Fe2S4 (2 分); 3. 晶胞为原晶胞的一半(如图, 黑点代表 Cu1/2Fe1/2 的统计原子)(5 分); 每个晶胞有 4 个环境相同的硫原 子(2 分); 4. 硫原子作立方面心堆积, 金属原子占据四面体 空隙, 占据的分数为 50%(6 分). 5. Cu +1; Fe +3 (2 分) 黄铜矿的无序结构图

评判分与折合分的关系: 题号 第一题 第二题 第三题 第四题 第五题 第六题 第七题 总分 评判分 11 18 20 30 10 20 30 折合分 8 10 10 12 6 8 6 60 折合分总得分,小数点后要保留 2 位小数。 说明:各题评判分要分别转化为折合分; 转化得到的折合分,小数点后要保留 2 位小数。


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