全国高中化学竞赛试题及评分标准4.docx
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全国高中化学竞赛试题及评分标准4.docx
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全国高中化学竞赛试题及评分标准4
中国化学会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
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0.5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)
1-4CaSO4•2H2O微溶于水,但在HNO3(1molL-1)、HClO4(1molL-1)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(3molL-1)和HClO4(3molL-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。
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0.5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歧化反应。
2-1写出X的分子式和共轭π键()。
ClO2(各1分,共2分)
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。
2ClO3-+H2C2O4+2H+=2ClO2+2CO2+2H2O(1分)
或2NaClO3+H2C2O4+H2SO4=2ClO2+2CO2+Na2SO4+2H2O
2NaClO2+Cl2=2ClO2+2NaCl(1分)
NaClO2是固体,写成ClO2-,不得分。
2-3写出上述X歧化反应的化学方程式。
2ClO2+2NaOH=NaClO2+NaClO3+H2O(1分)
或2ClO2+2OH-=ClO2-+ClO3-+H2O
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:
催化剂,700oC
CH3OH(g)CH2O(g)+H2(g)=84.2kJmol-1
(1)
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)+½O2(g)H2O(g)=–241.8kJmol-1
(2)
要使反应温度维持在700˚C,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。
要使反应维持在一定温度持续进行,应保证反应
(2)放出的热量恰好被反应
(1)全部利用,则:
甲醇与氧气的摩尔比为:
n(CH3OH):
n(O2)=(2241.8)/84.2=5.74(2分)
甲醇与空气的摩尔比为:
n(CH3OH):
n(空气)=5.74/5=1.1(2分)
答成1.15或1.148得1.5分。
答(写)成1:
0.87也得2分。
考虑到实际情况,将上式的等号写成小于或小于等于,得2分。
算式合理,结果错误,只得1分。
只有结果没有计算过程不得分。
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。
HgCl2+Hg(CN)2=Hg2Cl2+(CN)2(1分)
4-2画出CN、(CN)2的路易斯结构式。
(各1分,共2分)
短线画成电子对同样得分;不画孤对电子不得分。
4-3写出(CN)2(g)在O2(g)中燃烧的反应方程式。
(CN)2(g)+2O2(g)=2CO2(g)+N2(g)(1分)
不标物态也可。
4-4298K下,(CN)2(g)的标准摩尔燃烧热为-1095kJmol-1,C2H2(g)的标准摩尔燃烧热为-1300kJmol-1,C2H2(g)的标准摩尔生成焓为227kJmol-1,H2O(l)的标准摩尔生成焓为286kJmol-1,计算(CN)2(g)的标准摩尔生成焓。
(CN)2(g)+2O2(g)=2CO2(g)+N2(g)
2ΔfHm(CO2)-ΔfHm[(CN)2]=-1095kJmol-1
2ΔfHm(CO2)=-1095kJmol-1+ΔfHm[(CN)2]
C2H2(g)+2.5O2(g)=2CO2(g)+H2O(l)
2ΔfHm(CO2)+ΔfHm(H2O)-ΔfHm(C2H2)=-1300kJmol-1
2ΔfHm(CO2)=-1300kJmol-1+286kJmol-1+227kJmol-1
ΔfHm[(CN)2]=1095kJmol-1-1300kJmol-1+286kJmol-1+227kJmol-1
=308kJmol-1(2分)
计算过程正确计算结果错误只得1分。
没有计算过程不得分。
ΔfHm[(CN)2]=1095-1300+286+227=308(kJmol-1)也可以。
但不加括号只得1.5分。
4-5(CN)2在300~500oC形成具有一维双链结构的聚合物,画出该聚合物的结构。
或(2分)
画成
也得2分。
但画成只得1分。
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)。
2CN-+5ClO-+H2O=2HCO3-+N2+5Cl- (2分)
产物中写成CO32-,只要配平,也得2分。
第5题(5分)1963年在格陵兰Ika峡湾发现一种水合碳酸钙矿物ikaite。
它形成于冷的海水中,温度达到8oC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。
它的单斜晶胞的参数为:
a=887pm,b=823pm,c=1102pm,β=110.2°,密度d=1.83gcm3,Z=4。
5-1通过计算得出这种晶体的化学式。
ikaite晶胞体积:
V=abcsinβ=(8.878.2311.0210-24cm3)sin110.2°=7.5510-22cm3(0.5分)
设晶胞中含有n个水分子,晶胞的质量:
m=4(100+18n)/NA(g)(0.5分)
晶体密度:
d=m/V=4(100+18n)/(6.0210237.5510-22)(gcm3)=1.83gcm-3
100+18n=208n=6(0.5分)
该晶体的化学式为CaCO36H2O(0.5分)
算出6个水分子,未写化学式,得1.5分。
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?
实验结果说明什么?
Ikaite在冷水中形成,而且含有大量结晶水,分解温度又接近冰的熔点,可能与冰的结构有相似性,故选取冰作参比物;(0.5分)
石膏是带结晶水的钙的含氧酸盐,而且钙的配位数也是8,可能与ikaite结构相似,故选取石膏作参比物。
(0.5分)
实验结果说明ikaite的结构跟冰相似。
(1分)
实验结果,说明含水的摩尔分数越大膨胀越大,可以得0.5分。
5-3这种晶体属于哪种类型的晶体?
简述理由。
分子晶体。
(0.5分)
答混合型晶体不得分。
晶体分解温度接近冰的熔点,体积随温度的变化趋势也接近冰,可认为晶体中的化学微粒是CaCO36H2O,它们以分子间作用力(氢键和范德华力)构成晶体。
(0.5分)
第6题(11分)在900oC的空气中合成出一种含镧、钙和锰(摩尔比2:
2:
1)的复合氧化物,其中锰可能以+2、+3、+4或者混合价态存在。
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25.00mL0.05301molL-1的草酸钠水溶液,放入锥形瓶中,加入25mL蒸馏水和5mL6molL-1的HNO3溶液,微热至60~70oC,用KMnO4溶液滴定,消耗27.75mL。
写出滴定过程发生的反应的方程式;计算KMnO4溶液的浓度。
2MnO4+5C2O42+16H+=2Mn2++10CO2+8H2O(1分)
KMnO4溶液浓度:
(2/5)0.0530125.00/27.75=0.01910(molL1)(1分)
反应方程式反应物C2O42-写H2C2O4,只要配平,也得1分。
下同。
6-2准确称取0.44
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