历年高中化学奥赛竞赛试题及答案.docx
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历年高中化学奥赛竞赛试题及答案
中国化学会第21届全国高中学生化学竞赛(省级赛区)试题
(2007年9月16日9:
00-12:
00共3小时)
题号
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
总分
满分
12
6
10
7
10
12
8
4
10
12
9
100
得分
评卷人
●竞赛时间3小时。
迟到超过半小时者不能进考场。
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。
●试卷装订成册,不得拆散。
所有解答必须写在指定的方框内,不得用铅笔填写。
草稿纸在最后一页。
不得持有任何其他纸张。
●姓名、报名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处。
●允许使用非编程计算器以及直尺等文具。
第1题(12分)
通常,硅不与水反应,然而,弱碱性水溶液能使一定量的硅溶解,生成Si(OH)4。
1-1已知反应分两步进行,试用化学方程式表示上述溶解过程。
早在上世纪50年代就发现了CH5+的存在,人们曾提出该离子结构的多种假设,然而,直至1999年,才在低温下获得该离子的振动-转动光谱,并由此提出该离子的如下结构模型:
氢原子围绕着碳原子快速转动;所有C-H键的键长相等。
1-2该离子的结构能否用经典的共价键理论说明简述理由。
1-3该离子是()。
A.质子酸B.路易斯酸C.自由基D.亲核试剂
2003年5月报道,在石油中发现了一种新的烷烃分子,因其结构类似于金刚石,被称为“分子钻石”,若能合成,有可能用做合成纳米材料的理想模板。
该分子的结构简图如下:
1-4该分子的分子式为;
1-5该分子有无对称中心
1-6该分子有几种不同级的碳原子
1-7该分子有无手性碳原子
1-8该分子有无手性
第2题(5分)
羟胺和用同位素标记氮原子(N﹡)的亚硝酸在不同介质中发生反应,方程式如下:
NH2OH+HN﹡O2→A+H2O
NH2OH+HN﹡O2→B+H2O
A、B脱水都能形成N2O,由A得到N﹡NO和NN﹡O,而由B只得到NN﹡O。
请分别写出A和B的路易斯结构式。
第3题(8分)
X-射线衍射实验表明,某无水MgCl2晶体属三方晶系,呈层形结构,氯离子采取立方最密堆积(ccp),镁离子填满同层的八面体空隙;晶体沿垂直于氯离子密置层的投影图如下。
该晶体的六方晶胞的参数:
a=,c=;p=·cm-3。
3-1以“
”表示空层,A、B、C表示Cl-离子层,a、b、c表示Mg2+离子层,给出三方层型结构的堆积方式。
2计算一个六方晶胞中“MgCl2”的单元数。
3假定将该晶体中所有八面体空隙皆填满Mg2+离子,将是哪种晶体结构类型
第4题(7分)
化合物A是一种热稳定性较差的无水的弱酸钠盐。
用如下方法对其进行分析:
将A与惰性填料混合均匀制成样品,加热至400℃,记录含A量不同的样品的质量损失(%),结果列于下表:
样品中A的质量分数/%
20
50
70
90
样品的质量损失/%
利用上述信息,通过作图,推断化合物A的化学式,并给出计算过程。
第5题(10分)
甲苯与干燥氯气在光照下反应生成氯化苄,用下列方法分析粗产品的纯度:
称取样品,与25mL4mol·L-1氢氧化钠水溶液在100mL圆底烧瓶中混合,加热回流1小时;冷至室温,加入50mL20%硝酸后,用·L-1硝酸银水溶液处理,再用·L-1NH4SCN水溶液滴定剩余的硝酸银,以硫酸铁铵为指示剂,消耗了mL。
5-1写出分析过程的反应方程式。
5-2计算样品中氯化苄的质量分数(%)。
5-3通常,上述测定结果高于样品中氯化苄的实际含量,指出原因。
5-4上述分析方法是否适用于氯苯的纯度分析请说明理由。
第6题(12分)
在给定实验条件下,一元弱酸HA在苯(B)和水(W)的分配系数KD=[HA]B/[HA]W=。
已知水相和苯相中HA的分析浓度分别为×10-3和×10-3mol·L-1。
在水中,HA按HAH++A-解离,Ka=×10-4;在苯中,HA发生二聚:
2HA(HA)2。
6-1计算水相中各物种的浓度及pH。
6-2计算化合物HA在苯相中的二聚平衡常数。
6-3已知HA中有苯环,含×1021个分子,给出HA的化学名称。
6-4解释HA在苯中发生二聚的原因,画出二聚体的结构。
第7题(8分)
KClO3热分解是实验室制取氧气的一种方法。
KClO3在不同的条件下热分解结果如下:
实验
反应体系
第一放热温度/℃
第二放热温度/℃
A
KClO3
400
480
B
KClO3+Fe2O3
360
390
C
KClO3+MnO2
350
已知
K(s)+1/2Cl2(g)=KCl(s)△H
(1)=-437kJ·mol-1
K(s)+1/2Cl2+3/2O2(g)=KClO3(s)△H
(2)=-398kJ·mol-1
K(s)+1/2Cl2+2O2(g)=KClO4(s)△H
(3)=-433kJ·mol-1
7-1根据以上数据,写出上述三个体系对应的分解过程的热化学方程式。
7-2用写MnO2催化KClO3分解制得的氧气有轻微的刺激性气味,推测这种气体是什么,并提出确认这种气体的实验方法。
第8题(4分)
用下列路线合成化合物C:
反应结束后,产物中仍含有未反应的A和B。
8-1请给出从混合物中分离出C的操作步骤;简述操作步骤的理论依据。
8-2生成C的反应属于哪类基本有机反应类型。
第9题(10分)
根据文献报道,醛基可和双氧水发生如下反应:
为了合成一类新药,选择了下列合成路线:
9-1请写出A的化学式,画出B、C、D和缩醛G的结构式。
9-2由E生成F和F生成G的反应分别属于哪类基本有机反应类型。
9-3请画出化合物G的所有光活异构体。
第10题(12分)
尿素受热生成的主要产物与NaOH反应,得到化合物A(三钠盐)。
A与氯气反应,得到化合物B,分子式C3N3O3Cl3。
B是一种大规模生产的化工产品,全球年产达40万吨以上,我国年生产能力达5万吨以上。
B在水中能持续不断地产生次氯酸和化合物C,因此广泛用于游泳池消毒等。
10-1画出化合物A的阴离子的结构式。
10-2画出化合物B的结构式并写出它与水反应的化学方程式。
10-3化合物C有一个互变异构体,给出C及其互变异构体的结构式。
10-4写出上述尿素受热发生反应的配平方程式。
第11题(12分)
石竹烯(Caryophyllene,C15H24)是一种含双键的天然产物,其中一个双键的构型是反式的,丁香花气味主要是由它引起的,可从下面的反应推断石竹烯及其相关化合物的结构。
反应1:
反应2:
反应3:
反应4:
石竹烯异构体—异石竹烯在反应1和反应2中也分别得到产物A和B,而在经过反应3后却得到了产物C的异构体,此异构体在经过反应4后仍得到了产物D。
11-1在不考虑反应生成手性中心的前提下,画出化合物A、C以及C的异构体的结构式;
11-2画出石竹烯和异石竹烯的结构式;
11-3指出石竹烯和异石竹烯的结构差别。
第1题(12分)
1-1Si+4OH=SiO44+2H2(1分)SiO44+4H2O=Si(OH)4+4OH(1分)
若写成Si+2OH+H2O=SiO32+2H2SiO32+3H2O=Si(OH)4+2OH,也得同样的分。
但写成Si+4H2O=Si(OH)4+2H2不得分。
写不写↓(沉淀)和↑(气体)不影响得分。
1-2不能。
(1分)
经典共价键理论认为原子之间通过共享电子对而成键。
C为第二周期元素,只有4个价层轨道,最多形成4个共价键。
(1分)
理由部分:
答“C原子无2d轨道,不能形成sp3d杂化轨道”,得1分;只答“C原子没有2d轨道”,得分;只答“C原子有4个价电子”,得分;答CH5+中有一个三中心二电子键,不得分(因按三中心二电子键模型,CH5+离子的C-H键不等长)。
1-3A或质子酸(多选或错选均不得分。
)(2分)
1-4C26H30(分子式不全对不得分)(2分)
1-5有(1分)
1-63种(答错不得分)(1分)
1-7有(1分)
1-8无(1分)
第2题(6分)(每式3分)
对每一式,只写对原子之间的连接顺序,但未标对价电子分布,只得1分;未给出立体结构特征不扣分;未标出同位素符号不扣分,但B中将星号标错位置扣分。
第3题(10分)
3-1···AcBCbABaCA···(5分)
大写字母要体现出Cl-层作立方最密堆积的次序,镁离子与空层的交替排列必须正确,镁离子层与氯离子层之间的相对位置关系(大写字母与小写字母的相对关系)不要求。
必须表示出层型结构的完整周期,即至少写出包含6个大写字母、3个小写字母、3个空层的排列。
若只写对含4个大写字母的排列,如“···AcBCbA···”,得分。
3-2(3分)
Z的表达式对,计算过程修约合理,结果正确(Z=—,指出单元数为整数3),得3分。
Z的表达式对,但结果错,只得1分。
3-3NaCl型或岩盐型(2分)
第4题(7分)根据所给数据,作图如下:
由图可见,样品的质量损失与其中A的质量分数呈线性关系,由直线外推至A的质量分数为100%,即样品为纯A,可得其质量损失为%。
作图正确,外推得纯A质量损失为(±)%,得4分;作图正确,得出线性关系,用比例法求出合理结果,也得4分;仅作图正确,只得2分。
样品是热稳定性较差的无水弱酸钠盐,在常见的弱酸盐中,首先考虑碳酸氢钠,其分解反应为:
2NaHCO3=Na2CO3+H2O↑+CO2↑该反应质量损失分数为(+)/(2×)=%,与上述外推所得数据吻合。
化合物A的化学式是NaHCO3。
根据所给条件并通过计算质量损失,答对NaHCO3得3分。
答出NaHCO3但未给出计算过程,只得1分。
其他弱酸钠盐通过计算可排除,例如Na2CO3质量损失分数为%,等等。
第5题(10分)
5-1(4分)C6H5CH2Cl+NaOH=C6H5CH2OH+NaCl
NaOH+HNO3=NaNO3+H2O(此式不计分)
AgNO3+NaCl=AgCl↓+NaNO3
NH4SCN+AgNO3=AgSCN↓+NH4NO3
Fe3++SCN-=Fe(SCN)2+
每式1分;写出正确的离子方程式也得满分;最后一个反应式写成Fe3++3SCN-=Fe(SCN)3也可。
5-2(2分)样品中氯化苄的摩尔数等于AgNO3溶液中Ag+的摩尔数与滴定所消耗的NH4SCN的摩尔数的差值,因而,样品中氯化苄的质量分数为
M(C6H5CH2Cl)×[××100%=91%
算式和结果各1分;若答案为%,得分(91%相当于三位有效数字,%相当于四位有效数字)。
5-3(2分)测定结果偏高的原因是在甲苯与Cl2反应生成氯化苄的过程中,可能生成少量的多氯代物C6H5CHCl2和C6H5CCl3,反应物Cl2及另一个产物HCl在氯化苄中也有一定的溶解,这些杂质在与NaOH反应中均可以产生氯离子,从而导致测定结果偏高。
凡答出由以下情况导致测定结果偏高的均得满分:
1)多氯代物、Cl2和HCl;2)多氯代物和Cl2;3)多氯代物和HCl;4)多氯代物。
凡答出以上任何一种情况,但又提到甲苯的,只得1分。
若只答Cl2和/或HCl的,只得1分。
5-4(2分)不适用。
(1分)氯苯中,Cl原子与苯环共轭,结合紧密,难以被OH交换下来。
(1分)
氯苯与碱性水溶液的反应须在非常苛刻的条件下进行,而且氯苯的水解也是非定量的。
第6题(12分)
6-1(4分)HA在水中存在如下电离平衡:
HA=H++AKa=×10-4
据题意,得如下3个关系式:
[HA]+[A]=×10-3mol·L-1①
[H+][A]/[HA]=×10-4②
[H+]=[A][H+]=×10-4mol·L-1③
三式联立,解得:
[A]=[H+]=×10-4mol·L-1,[HA]=×10-3mol·L-1,[OH-]=×10-11mol·L-1,pH=log[H+]==
计算过程合理得分;每个物种的浓度分;pH分。
6-2(4分)HA的二聚反应为:
2HA=(HA)2
平衡常数Kdim=[(HA)2]/[HA]2
苯相中,HA的分析浓度为2[(HA)2]+[HA]B=×10-3mol·L-1
根据苯-水分配常数KD=[HA]B/[HA]W=
得[HA]B=[HA]W=×10-3mol·L-1
[(HA)2]=×10-4mol·L-1
Kdim=[(HA)2]/[HA]2=×10-4/×10-3)2=×102
计算过程合理得2分;单体及二聚体浓度正确各得分;平衡常数正确得1分(带不带单位不影响得分)。
6-3(2分)HA的摩尔质量为××1023)/×1021)=156(g/mol),根据所给信息,推断HA是氯代苯甲酸。
156-77(C6H5)-45(羧基)=34,苯环上可能有氯,于是有156-76(C6H4)-45(羧基)=35,因此HA是氯代苯甲酸。
推算合理和结论各1分。
6-4(2分)在苯中,氯代苯甲酸相互作用形成分子间氢键;二聚体结构如下:
原因与结构各1分。
第7题(8分)
7-1(6分)
A第一次放热:
4KClO3(s)=3KClO4(s)+KCl(s)ΔHθ=-144kJ/mol
第二次放热:
KClO4(s)=KCl(s)+2O2(g)ΔHθ=-4kJ/mol
每个方程式1分。
方程式写错,不得分;未标或标错物态,扣分;未给出ΔHθ或算错,扣分。
第一次放热过程,在上述要求的方程式外,还写出2KClO3(s)=2KCl(s)+3O2(g),不扣分。
B第一次放热、第二次放热反应的热化学方程式均与A相同。
(给出此说明,得分同A)若写方程式,评分标准同A。
C2KClO3(s)=2KCl(s)+3O2(g)ΔHθ=-78kJ/mol
方程式2分。
方程式写错,不得分;未标或标错物态,扣分;未给出ΔHθ或算错,扣分。
7-2(2分)
具有轻微刺激性气味的气体可能是Cl2。
(1分)
实验方案:
(1)将气体通入HNO3酸化的AgNO3溶液,有白色沉淀生成;分)
(2)使气体接触湿润的KI-淀粉试纸,试纸变蓝色。
分)
若答气体为O3和/或ClO2,得1分;给出合理的确认方案,得1分。
第8题(4分)
8-1(3分)
操作步骤:
第一步:
将反应混合物倾入(冰)水中,搅拌均匀,分离水相和有机相;(分)
第二步:
水相用乙酸乙酯等极性有机溶剂萃取2-3次后,取水相;分)
第三步:
浓缩水相,得到C的粗产品。
(1分)
理论依据:
C是季铵盐离子性化合物,易溶于水,而A和B都是脂溶性化合物,不溶于水。
(1分)
未答出水相用有机溶剂萃取,不得第二步分;
未答浓缩水相步骤,不得第三步分;
未答出C是季铵盐离子性化合物或未答出A和B都是脂溶性化合物,扣分。
8-2(1分)
A含叔胺官能团,B为仲卤代烷,生成C的反应是胺对卤代烷的亲核取代反应。
(1分)
只要答出取代反应即可得1分。
第9题(10分)
9-1(5分)AKMnO4或K2Cr2O7或其他合理的氧化剂;MnO2、PCC、PDC、Jones试剂等不行。
A、B、C、D、和G每式1分。
化合物B只能是酸酐,画成其他结构均不得分;
化合物C画成
也得1分
化合物D只能是二醇,画成其他结构均不得分;
化合物G画成或只得分
9-2(2分)
由E生成F的反应属于加成反应;由F生成G的反应属于缩合反应。
(各1分)
由E生成F的反应答为其他反应的不得分;由F生成G的反应答为“分子间消除反应”也得满分,答其他反应的不得分。
9-3(3分)
G的所有光活异构体(3分)
应有三个结构式,其中前两个为内消旋体,结构相同,应写等号或只写一式;三个结构式每式1分;如果将结构写成4个,而没有在内消旋体之间写等号的,或认为此内消旋体是二个化合物的扣分;如果用如下结构式画G的异构体,4个全对,得满分。
每错1个扣1分,最多共扣3分。
第10题(12分)
10-1(2分)
画成其他结构均不得分。
10-2(5分)
画成其他结构均不得分。
B(2分)
化合物B与水反应的化学方程式:
或C3N3O3Cl3+3H2O=C3N3O3H3+3HClO(3分)
方程式未配平得分;产物错不得分。
10-3(2分)
(2分,每个结构式1分)
10-4(3分)
或3CO(NH2)2=C3N3O3H3+3NH3
方程式未配平只得分;产物错不得分。
第11题(9分)
11-1(3分)
A的结构式:
(1分)
A的结构,必须画出四元环并九元环的并环结构形式;未画出并环结构不得分;甲基位置错误不得分。
C的结构式:
(1分)
C的结构,必须画出四元环并九元环的结构形式;未画出并环结构不得分;环内双键的构型画成顺式不得分,取代基位置错误不得分。
C的异构体的结构式:
(1分)
C异构体的结构,必须画出四元环并九元环的结构形式;未画出并环结构不得分;环内双键的构型画成反式不得分;取代基位置错误不得分。
11-2(4分)石竹烯的结构式:
(2分)
石竹烯的结构式,必须画出四元环并九元环的结构形式;未画出并环结构不得分;结构中有二个双键,一个在环内,一个在环外;九元环内的双键的构型必须是反式的;双键位置正确得满分;双键位置错误不得分;甲基位置错误不得分。
异石竹烯的结构式:
(2分)
异石竹烯的结构式,必须画出四元环并九元环的结构形式;未画出并环结构不得分;结构中有二个双键,一个在环内,一个在环外;九元环内的双键的构型必须是顺式的;双键位置正确得满分;双键位置错误不得分;甲基位置错误不得分。
11-3(2分)
环内双键构型不同,石竹烯九元环中的双键构型为反式的,异石竹烯九元环中的双键构型为顺式的。
石竹烯和异石竹烯的结构差别:
必须指出石竹烯九元环中的双键构型为反式的,异石竹烯九元环中的双键构型为顺式的;主要差别在于环内双键构型的顺反异构;只要指出双键构型的顺反异构就得满分,否则不得分。
注:
红色字体为答案,蓝色字体为评分说明。
中国化学会第22届全国高中学生化学竞赛(省级赛区)
试题、标准答案及评分细则
2008年9月18日
题号
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
总分
满分
14
5
4
10
5
11
14
9
7
11
10
100
评分通则:
1.凡要求计算的,没有计算过程,即使结果正确也不得分。
2有效数字错误,扣分,但每大题只扣1次。
3单位不写或表达错误,扣分,但每大题只扣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方程式不配平不得分。
6不包括在此标准答案的分的题,可由评分组讨论决定是否给分。
第1题(14分)
1-1EDTA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分)
答
或
得2分,质子必须在氮原子上。
(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Pb2+表示铅)。
Pb2++Ca(EDTA)2=Ca2++Pb(EDTA)2(1分)
(3)能否用EDTA二钠盐溶液代替Ca(EDTA)2溶液排铅为什么
不能。
若直接用EDTA二钠盐溶液,EDTA阴离子不仅和Pb2+反应,也和体内的Ca2+结合造成钙的流失。
(答案和原因各分,共1分)
1-2氨和三氧化硫反应得到一种晶体,熔点205oC,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。
(2分)
硫氧键画成双键或画成S→O,氮硫键画成N→S,均不影响得分。
结构式1分,正负号1分。
答H3NSO3、H3N-SO3等不得分。
正确标出了正负号,如+H3NSO3、+H3N-SO3得1分。
其他符合题设条件(有三重轴,有极性)的结构,未正确标出正负极,得1分,正确标出正
负极,得2分。
1-3Na2[Fe(CN)5(NO)]的磁矩为零,给出铁原子的氧化态。
Na2[Fe(CN)5(NO)]是鉴定S2的试剂,二者反应得到紫色溶液,写出鉴定反应的离子方程式。
Fe(II)答II或+2也可(2分)
[Fe(CN)5(NO)]2+S2=[Fe(CN)5(NOS)]4配合物电荷错误不得分(1分)
1-4CaSO42H2O微溶于水,但在HNO3(1molL1)、HClO4(1molL1)中可溶。
写出能够解释CaSO4在酸中溶解的反应方程式。
CaSO4+H+=Ca2++HSO4(1分)
写成2CaSO4+2HNO3=Ca(NO3)2+Ca(HSO4)2也得分。
高氯酸同。
答案若生成H2SO4不得分。
1-5取质量相等的2份PbSO4(难溶物)粉末,分别加入HNO3(3molL1)和HClO4(3molL1),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。
Pb2+与NO3形成络离子(配离子或配合物)。
(1分)
写方程式也可,如PbSO4+H++NO3-=HSO4-+Pb(NO3)+。
若将络离子(配离子或配合物)写成Pb(NO3)2或Pb(NO3)3也得分,但方程式须配平。
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:
CaC2C:
CaCN2D:
C2H2或Ca(OH)2E:
NH2CN[C(NH)2也可]
X:
CY:
N
(各分,共3分)
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
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- 关 键 词:
- 历年 高中化学 竞赛 试题 答案