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2008年中国化学会第22届全国高中学生化学竞赛(省级赛区)试题


中国化学会第22届全国高中学生化学竞赛(省级赛区)试卷
1 2 11 题号 总分 题号 14 5 10 100 满分 满分 得分 评卷人 ● 竞赛时间3小时。迟到超过30分钟者不能进考场。开始考试后1小时内不得离场。时间 到,把试卷(背面朝上)放在桌面上,立即起立撤离考场。 ● 所有解答必须写在指定位置,不得用铅笔填写。 ● 姓名、准考证号和所属学校必须写在首页左侧指定

位置,写在其他地方者按废卷论。 ● 允许使用非编程计算器以及直尺等文具。
H 1.008 Li 6.941 Na 22.99 K 39.10 Rb 85.47 Cs 132.9 Fr [223]

(2008年9月15日9:00—12:00 ) 3 4 5 6 7 8 9 10 4 10 5 11 14 9 7 11

相对原子质量
Be 9.012 Mg 24.31 Ca 40.08 Sr 87.62 Ba 137.3 Ra [226] B 10.81 Al 26.98 Ga 69.72 In 114.8 Tl 204.4 C 12.01 Si 28.09 Ge 72.61 Sn 118.7 Pb 207.2 N 14.01 P 30.97 As 74.92 Sb 121.8 Bi 209.0 O 16.00 S 32.07 Se 78.96 Te 127.6 Po [210] F 19.00 Cl 35.45 Br 79.90 I 126.9 At [210]

Sc Ti V Cr 44.96 47.88 50.94 52.00 Y Zr Nb Mo 88.91 91.22 92.91 95.94 Hf Ta W La-Lu 178.5 180.9 183.8 Ac-La

Mn 54.94 Tc [98] Re 186.2

Fe 55.85 Ru 101.1 Os 190.2

Co 58.93 Rh 102.9 Ir 192.2

Ni 58.69 Pd 106.4 Pt 195.1

Cu 63.55 Ag 107.9 Au 197.0

Zn 63.39 Cd 112.4 Hg 200.6

He 4.003 Ne 20.18 Ar 39.95 Kr 83.80 Xe 131.3 Rn [222]

第1题 (共14分) 1-1 EDTA是乙二胺四乙酸的英文名称的缩写,市售试剂是其二水合二钠盐。 (1)画出EDTA二钠盐水溶液中浓度最高的阴离子的结构简式。

(2) Ca(EDTA)2-溶液可用于静脉点滴以排除体内的铅。 写出这个排铅反应的化学方程式 (用 2+ Pb 表示铅)。

(3)能否用EDTA二钠盐溶液代替Ca(EDTA)2-溶液排铅?为什么?

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1-2 氨和三氧化硫反应得到一种晶体,熔点205℃,不含结晶水。晶体中的分子有一个三重旋 转轴,有极性。画出这种分子的结构式,标出正负极。

1-3 Na2[Fe(CN)5(NO)]的磁矩为零, 给出铁原子的氧化态。 2[Fe(CN)5(NO)]是鉴定S2-的试剂, Na 二者反应得到紫色溶液,写出鉴定反应的离子方程式。

1-4CaSO4· 2O微溶于水,但在HNO3(1 mol·L-1)、HClO4(1 mol·L-1)中可溶。写出能够解 2H 释CaSO4在酸中溶解的方程式。

1-5 取质量相等的 2 份 PbSO4 (难溶物) 粉末, 分别加入 HNO3(3 mol L-1)和 HClO4 (3mol·L-1 ) ,充分混合,PbSO4 在 HNO3 能全溶,而在 HClO4 中不能全溶。简要解释 PbSO4 在 HNO3 中溶解的原因。

1-6X 和 Y 在周期表中相邻。 CaCO3 与 X 的单质高温反应, 生成化合物 B 和一种气态氧化物; B 与 Y 的单质反应生成化合物 C 和 X 的单质;B 水解生成 D;C 水解生成 E,E 水解生成尿 素。确定 B、C、D、E、X 和 Y。 B C D

E

X

Y

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第2题 (5分)化合物X是产量大、应用广的二元化合物,大量用作漂白剂、饮水处理剂、消毒 剂等。年产量达300万吨的氯酸钠是生产X的原料,92%用于生产X—在酸性水溶液中用盐酸、 二氧化硫或草酸还原。 此外, 将亚氯酸钠固体装柱, 通入用空气稀释的氯气氧化, 也可生产X。 X有极性和顺磁性,不形成二聚体,在碱性溶液里可发生岐化反应。
m 2-1写出X的分子式和共轭 ? 键( ? n )。

2-2分别写出上述用草酸还原和用氯气氧化生产X的反应方程式。

2-3写出上述X岐化反应的化学方程式。

第3题 (4分)甲醛是一种重要的化工产品,可利用甲醇脱氢制备,反应式如下:

? CH3OH(g) ? ? ? ? ? CH2O(g)+H2(g)ΔrH?= 84.2 kJ· -1(1) mol m 向体系中通入空气,通过以下反应提供反应(1)所需热量: ? H2(g) +1/2O2(g) ? ? H2O(g) ΔrH?= -241.8 kJ· -1(2) mol m 要使反应温度维持在 700℃,计算进料中甲醇与空气的摩尔数之比。已知空气中氧气的体积分 数为 0.20。

催化剂, 700 C

.

第4题 (10分) (CN)2被称为拟卤素,它的阴离子CN-作为配体形成的配合物有重要用途。 4-1HgCl2和Hg(CN)2反应可制得(CN)2,写出反应方程式。

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4-2 画出CN-、(CN)2的路易斯结构式。

4-3写出(CN)2(g)在O2(g)中燃烧的反应方程式。

4-4298K 下,(CN)2(g)的标准摩尔燃烧热为-1095 kJ· -1 ,C2H2(g)的标准燃烧热为-1300 mol -1 -1 kJ· mol , 2H2(g)的标准摩尔生成焓为-227 kJ· C mol , 2O 的标准摩尔生成焓为-286 kJ· -1, H mol 计算(CN)2(g)的标准摩尔生成焓。

4-5(CN)2 在 300~500℃形成具有一维双链结构的聚合物,画出该聚合物的结构。

4-6 电镀厂向含氰化物的电镀废液中加入漂白粉以消除有毒的 CN-,写出化学方程式(漂白粉 用 ClO-表示)

第 5 题 (5 分) 1963 年在格陵兰 Ika 峡湾发现一种水合碳酸钙产物 ikaite。它形成于冷的海水 中,温度高达 8℃即分解为方解石和水。1994 年的文献指出:该矿物晶体中的 Ca2+离子被氧 原子包围,其中 2 个氧原子来自同一个碳酸根离子,其余 6 个氧原子来自 6 个水分子。它的 单斜晶胞参数为: a ? 887 pm , b ? 823 pm , c ? 1102 pm , ? ? 110 . 2 密度 d ? 1 . 83 g ? cm
?3 ?

,Z ? 4 。
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5-1 通过计算得出这种晶体的化学式。

5-2 研究了这种晶体在加压下受热膨胀体积增大的情形, 并与冰及钙离子配位数也是 8 的二水 合石膏晶体(gypsum)作了对比,结果如下图所示(纵坐标为相对体积) : 为什么选取冰和二水合石膏作对比?实验结果说明了什么?

5-3 这种晶体属于哪种类型的晶体?简述理由。

第 6 题 (11 分) 在 900℃的空气中合成出一种含镧、 钙和锰 (摩尔比 2: 1) 2: 的复合氧化物, 其中锰可能以+2, +3, 或者混合价态存在。 +4 为确定该复合氧化物的化学式, 进行如下分析: 6-1 准确移取 25.00 ml 0.05301 mol·L-1 的草酸钠溶液,放入锥形瓶中,加入 25 ml 蒸馏水和 5 ml 6 mol· -1 的 HNO3 溶液,微热至 60~70℃,用 KMnO4 溶液滴定,消耗 27.75 ml。写出滴 L 定过程发生的反应的方程式;计算 KMnO4 溶液的浓度。

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6-2 准确称取 0.4460 g 复合氧化物样品, 放入锥形瓶中, 25.00 ml 上述草酸钠溶液和 30 ml 6 加 -1 mol· 的 HNO3 溶液, 60~70℃下充分摇动, L 在 约半小时后得到无色透明溶液。 用上述 KMnO4 溶液滴定,消耗 10.02 ml。根据实验结果推算复合氧化物中锰的价态,给出该复合氧化物的化 学式,写出样品溶解过程的反应方程式。已知 La 的原子量为 138.9。

第 7 题 (14 分)AX4 四面体(A 为中心原子,如硅、锗;X 为配位原子,如氧、硫)在无机化 合物中很常见。四面体 T1 按下图所示方式相连可形成一系列“超四面体”(T2、T3……):

7-1 上图中 T1、T2、T3 的化学式分别为 AX4、A4X10、A10X20,推出超四面体 T4 的化学式。

7-2 分别指出超四面体 T3、 4 中各有几种环境不同的 X 原子, T 每种 X 原子各连接几个 A 原子? 在上述两种超四面体中每种 X 原子的数目各是多少?

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7-3 若分别以 T1、T2、T3、T4 为结构单元共顶点相连(顶点 X 原子只连接两个 A 原子),形 成无限三维结构,分别写出所得三维骨架的化学式。

7-4 欲使上述 T3 超四面体连接所得三维骨架的化学式所带的电荷分别为+4、 -4, 选 Zn2+、 0、 A 3+ 4+ 2In 或 Ge ,X 取 S ,给出带三种不同电荷的骨架的化学式(各给出一种,结构单元中的离 子数成简单整数比)。

第 8 题 (9 分)由烷基镁热分解制得镁的氢化物。 实验测定, 该氢化物中氢的质量分数为 7.6%, 氢的密度为 0.101 g· -3, cm 镁和氢的核间距为 194.8 pm。 已知氢原子的公价半径为 37 pm, 2+ Mg 的离子半径为 72 pm。 8-1 写出该氢化物中氢的存在形式,并简述理由。

8-2 将上述氢化物与金属镍在一定条件下用球磨机研磨,可制得化学式为 Mg2NiH4 的化合物。 X-射线衍射分析表明,该化合物的立方晶胞的面心和顶点均被镍原子占据,所有镁原子的配 位数都相等。推断镁原子在 Mg2NiH4 晶胞中的位置(写出推理过程) 。

8-3 实验测定,上述 Mg2NiH4 晶体的晶胞参数为 646.5 pm,计算该晶体中镁和镍的核间距。 已知镁和镍的原子半径分别为 159.9 pm 和 124.6 pm。

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8-4 若以材料中氢的密度与液态氢密度之比定义储氢材料的储氢能力, 计算 Mg2NiH4 的储氢能 -3 力(假定氢可全部放出;液氢的密度为 0.0708 g· ) cm 。

第 9 题 (7 分)化合物 A、B 和 C 互为同分异构体。它们的元素分析数据为:碳 92.3%,氢 7.7%。1 mol A 在氧气中充分燃烧产生 179.2L 二氧化碳(标准情况)。A 是芳香族化合物, 分子中所有的原子共平面; 是具有两个支链的链状化合物, B 分子中只有两种不同的化学环境 的氢原子,偶极矩等于零;C 是烷烃,分子中碳原子的化学环境完全相同。 9-1 写出 A、B 和 C 的分子式

A

B

C

9-2 画出 A、B 和 C 的结构简式。

A

B

C

第 10 题 (11 分)化合物 A、B、C 和 D 互为同分异构体,分子量为 136,分子中只含碳、氢、 氧,其中氧的含量为 23.5%。实验表明:化合物 A、B、C 和 D 均是一取代芳香化合物,其中 A、 和 D 的芳香侧链上只含有一个官能团。 个化合物在碱性条件下可以进行如下取代反应: C 4
N aO H 溶 液 A B C N aO H 溶 液 D K + H2O N aO H 溶 液 N aO H 溶 液 酸 化 酸 化 G ( C 7H 8 O ) + H I ( 芳 香 族 化 合物 ) + J 酸 化 E ( C 7 H 6 O 2) + F

10-1 写出 A、B、C 和 D 的分子式。

A

B

C

D

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10-2 画出 A、B、C 和 D 的结构简式。

A

B

C

D

10-3A 和 D 分别与 NaOH 溶液发生了哪类反应?

10-4 写出 H 分子中官能团的名称。

10-5 现有如下溶液: HCl、 HNO3、 3· 2O、 NH H NaOH、 NaHCO3、 饱和 Br2 水、 FeCl3 和 NH4Cl。 从中选择合适试剂,设计一种实验方案,鉴别 E、G 和 I。

第 11 题 (10 分)1941 年从猫薄荷植物中分离出来的荆芥内酯可用作安眠药、抗痉挛药、退热 药等。通过荆芥内酯的氢化反应可以得到二氢荆芥内酯,后者是有效的驱虫剂。为研究二氢荆 芥内酯的合成和性质,进行如下反应:

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CHO

CrO3 H 2S O 4 , 丙 酮 , 0 ℃

A

CH3OH , H+

B

HB r C 过氧 化 物

1 . Li O H , C H 3 O H D 2. H
+

Li Al H 4 无水 四 氢 呋 喃

E

,

写出 A、B、C、D 和 E 的结构简式(不考虑立体异构体)

A

B

C

D

E

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