全国高中学生化学竞赛试题及参考答案.docx
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全国高中学生化学竞赛试题及参考答案
中国化学会第24届全国高中学生化学竞赛(省级赛区)试卷
气体常数R=8.31447JK-1mol-1 法拉第常数F=96485Cmol-1 阿佛加德罗常数NA=6.022142×1023mol-1
第1题(15分)
1-12009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:
[(C6H5)IF5]-
(C6H5)2Xe
[I(C6H5)2]+
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示。
请依样画出其他所有八面体构型的异构体。
第2题(5分) 最近我国有人报道,将0.1molL-1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0.1molL-1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φӨ(Cu2+/Cu)和φӨ(S/S2-)分别为0.345V和-0.476V,nFEӨ=RTlnK,EӨ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。
第4题(8分)
4-1分别将O2、KO2、BaO2和O2[AsF6]填入与O—O键长相对应的空格中。
O—O键长
112pm
121pm
128pm
149pm
化学式
4-2在配合物A和B中,O2为配体与中心金属离子配位。
A的化学式为[Co2O2(NH3)10]4+,其O—O的键长为147pm;B的化学式为Co(bzacen)PyO2,其O—O的键长为126pm,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),并分别指出A和B中Co的氧化态。
配合物
A
B
结构简图
Co的氧化态
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。
A
B
C
D
E
F
G
H
5-2写出由E转变为F,F转变为G,G转变为H的离子方程式。
E转变为F
F转变为G
G转变为H
5-3A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。
5-4A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2V。
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41pm、50pm和140pm,通过计算说明在水合铝硅酸盐晶体中Si4+和Al3+各占据由氧构成的何种类型的多面体空隙。
Si4+
Al3+
7-2上述化学式中的n等于多少?
说明理由。
若M为2价离子,写出m与p的关系式。
7-3 X光衍射测得Si-O键键长为160pm。
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=2464pm,晶胞组成为Na96[Al96Si96O384]·xH2O。
将811.5克该分子筛在1.01325×105Pa、700oC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101.325kPa下,向电解池通入0.04193A的恒定电流,阴极(Pt,0.1molL-1HNO3)放出氢气,阳极(Cu,0.1molL-1NaCl)得到Cu2+。
用0.05115molL-1的EDTA标准溶液滴定产生的Cu2+,消耗了53.12mL。
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)。
A
B
C
D
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。
原因:
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:
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。
B的同分异构体:
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)。
A
B
C
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。
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