2008全國高中生化學(xué)競賽省賽區(qū)

1 2008全國高中學(xué)生化學(xué)競賽（省級賽區(qū)） 2008 年 9 月 18 日 第 1題 (14分 ) 1乙二胺四乙酸的英文 名稱的 縮寫， 市售試劑是其 二水合二鈉鹽。 （ 1） 畫出 鈉鹽 水溶液中濃度最高的 陰離子的結(jié)構(gòu)簡式。 （ 2） 溶液可用于靜脈 點(diǎn) 滴 以 排除體內(nèi)的鉛。寫出這個(gè)排鉛反應(yīng)的化學(xué)方程式（用 表示 鉛 ）。 (1 分 ) （ 3） 能否用 鈉鹽 溶液 代替 溶 液 排鉛？為什么？ (答案和原因各 ，共 1 分 ) 1和三氧化硫反應(yīng)得到一種晶體，熔點(diǎn) 205含結(jié)晶水。晶體中的分子有一個(gè)三重旋轉(zhuǎn)軸，有極性。畫出這種分子的結(jié)構(gòu)式，標(biāo)出正負(fù)極。 1e(的磁矩為零 ， 給出鐵原子 的氧化態(tài)。 e(是鑒定 試劑 ， 二 者 反 應(yīng) 得 到 紫 色 溶 液 ， 寫 出 鑒 定 反 應(yīng) 的 離 子 方 程 式 。 2 1 2溶 于水 ， 但在 1 1)、 1 1)中可溶。 寫出能夠解釋 1X 和 Y 在周期表中相鄰 。 X 的單質(zhì)高溫反應(yīng)，生成化合物 B 和一種氣態(tài)氧化物 ； B 與 Y 的單質(zhì)反應(yīng)生成化合物 C 和 X 的單質(zhì)； B 水解生成 D； C 水解生成 E， E 水解生成尿素。確定 B、 C、 D、 E、 X 和 Y。 第 2 題 (5分 ) 化合物 X 是產(chǎn)量大、應(yīng)用廣的二元化合物，大量用作漂白劑、飲水處理劑、消毒劑等。年產(chǎn)量達(dá) 300 萬噸的氯酸鈉是生產(chǎn) X 的原料， 92%用于生產(chǎn) X 在酸性水 溶液中用鹽酸、 二氧化硫或草酸還原。此外，將亞氯酸鈉固體裝柱，通入用空氣稀釋的氯氣氧化，也可生產(chǎn) X。 X 有極性和順磁性，不形成二聚體，在堿性溶液里可發(fā)生歧化反應(yīng)。 2出 X 的分子式和共軛 鍵（ ）。 (各 1 分， 共 2 分 ) 2別寫出上述用草酸還原和用氯氣氧化生產(chǎn) X 的反應(yīng)方程式。 3 催化劑， 700出上述 X 歧化反應(yīng)的化學(xué)方程式。 (1 分 ) 第 3題 (4分 ) 甲醛是一種重要的化工產(chǎn)品，可利用甲 醇脫氫制備，反應(yīng)式如下： g) g) + H2(g) 84.2 kJ (1) 向體系中通入空氣，通過以下 反應(yīng)提供反應(yīng) (1) 所需熱量 ： H2(g) + O2(g) g) = 241.8 kJ (2) 要使反應(yīng)溫度維持在 700C，計(jì) 算進(jìn)料中甲醇與空氣的摩爾數(shù)之比。已知空氣中氧氣的體積分?jǐn)?shù)為 第 4 題 (10分 ) (被稱為擬鹵素， 它的陰離子 作為配體形成的配合物有重要用途。 4 N)2反應(yīng)可制得 (, 寫出反應(yīng)方程式。 (1 分 ) 4 4畫出 (的路易斯結(jié)構(gòu)式。 (各 1 分，共 2 分 ) 短線畫成電子對同樣得分；不畫孤對電子不得分。 4寫出 ( (g) 在 g) 中燃燒的反應(yīng)方程式。 (1 分 ) 4298 K 下， ( (g) 的標(biāo)準(zhǔn)摩爾燃燒熱為 1095 kJ ， g) 的標(biāo)準(zhǔn)摩爾燃燒熱為 1300 kJ ， g) 的 標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成焓為 227 kJ ， l) 的標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成焓為 286 kJ ，計(jì)算 ( (g) 的標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成焓。 4(在 300500 成具有一維雙鏈結(jié)構(gòu)的聚合物，畫出該聚合物的結(jié)構(gòu)。 5 4電鍍廠向含氰化物的電鍍廢液中加入漂白粉以消除有毒的 寫出化學(xué)方程式（漂白粉用 示）。 第 5題 (5分 ) 1963 年 在 格陵蘭 灣 發(fā)現(xiàn) 一種水合碳酸鈣礦物 形成于冷的海水中 ，溫度達(dá)到 8分解為方解石和水。 1994 年的文獻(xiàn)指出：該礦物晶體中的 離子被氧原子包圍，其中 2 個(gè)氧原子來自同一個(gè)碳酸根離子，其余 6 個(gè)氧原子來自 6 個(gè)水分子。它的單斜晶胞的參數(shù)為： a = 887 b = 823 c = 1102 = 密度 d = g ， Z = 4。 5通過計(jì)算得出這種晶體的化學(xué)式。 5研 究了這種晶體 在加壓下 受熱膨脹體積增大的情形，并 與 冰及鈣離子配位數(shù) 也是 8 的二水合石膏晶體 (了對比，結(jié)果如下圖所示（縱坐標(biāo)為相對體積）： 為什么選取冰和 二水合 石膏作對比？實(shí)驗(yàn)結(jié)果說明什么？ 5 這 種 晶 體 屬 于 哪 種 類 型 的 晶 體 ？ 簡 述 理 由 。 6 第 6題 (11 分 ) 在 900空氣中合成出一種含鑭、鈣和錳 (摩爾比 2 : 2 : 1) 的復(fù)合氧化物，其中錳可能以 +2、 +3、 +4 或者混合價(jià)態(tài)存在。為確定該復(fù)合氧化物的化學(xué)式，進(jìn)行如下分析： 6確移取 1 的草酸鈉水溶液，放入錐形瓶中，加入 25 餾水和 5 1 的 熱至 6070 液滴定，消耗 出滴定過程發(fā)生的反應(yīng)的方程式；計(jì)算 液 的 濃 度 。 6確稱取 g 復(fù)合氧化物樣品，放入錐形瓶中，加 述草酸鈉溶液和 30 1 的 液，在 6070 充分搖動(dòng)，約半小時(shí)后得到無色透明溶液。用上述 液滴定，消耗 據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果推算復(fù)合氧化物中錳的價(jià)態(tài)，給出該復(fù)合氧化物的化學(xué)式，寫出樣品溶解過程的反應(yīng)方程式。已知 原子量為 第 7題 (14分 ) (A 為中心原子，如硅、鍺； X 為配位原子，如氧、硫 ) 在無機(jī)化合物中很常見。四面體 下圖所示方式相連可形成一系列“超四面體”（ ）： 7 7圖中 3 的化學(xué)式分別為 10出超四面體 化學(xué)式。 (1 分 ) 7分別指出超四面體 各有幾種環(huán)境不同的 X 原子，每種 X 原子各連接幾個(gè) A 原子？在上述兩種超四面體中每種 X 原子的數(shù)目各是多少？ 7分別以 點(diǎn) X 原子只連接兩個(gè) A 原子），形成 無 限 三 維 結(jié) 構(gòu) ， 分 別 寫 出 所 得 三 維 骨 架 的 化 學(xué) 式 。7欲使上述 4、 0和 4， 3 8 X 取 出帶三種不同電荷的骨架的化學(xué)式（各給出一種，結(jié)構(gòu)單元中的離子數(shù)成簡單整數(shù)比）。 第 8 題 (9 分 ) 由烷基鎂熱分解制得鎂的氫化物。實(shí)驗(yàn)測定，該氫化物中氫的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 氫的密度為 g ，鎂 和 氫 的核間距 為 194.8 已知 氫原子的共價(jià)半徑為 37的離子半徑為 72 8 出 該 氫 化物中氫的 存在形式 ，并 簡述 理由。 8上述氫化物與金屬鎳在一定條件下用球磨機(jī)研磨，可制得化學(xué)式為 化合物的立方晶胞的面心和頂點(diǎn)均被鎳原子占據(jù)，所有鎂原子的配位數(shù)都相等。推斷鎂原子在 寫出推理過程 )。 8驗(yàn)測定 ，上述 體的晶胞參數(shù)為 646.5 計(jì)算該晶體中鎂 和 鎳的 核間 距。已知鎂和鎳的原子半徑分別為 159.9 124.6 8以材料中氫的密度與液態(tài)氫密度 之 比定義儲氫材料的儲氫能力，計(jì)算 儲氫 9 能力 （ 假定氫 可 全部放出；液氫的密度為 g ）。 第 9題 (7分 ) 化合物 A、 互為同分異構(gòu)體。它們的元素分析數(shù)據(jù)為：碳 氫 1 在氧氣中充分燃燒產(chǎn)生 二氧化碳（標(biāo)準(zhǔn)狀況）。 A 是 芳香化合物，分子中所有的原子共平面； B 是具有兩個(gè)支鏈的鏈狀化合物，分子中只有兩種不同化學(xué)環(huán)境的氫原子，偶極矩等于零； C 是烷烴，分子中碳原子的化學(xué)環(huán)境完全相同。 9出 A、 B 和 C 的分子式。 9出 A、 B 和 C 的結(jié)構(gòu)簡式。 第 10題 (11分 ) 化合物 A、 B、 C 和 D 互為同分異構(gòu)體，分子量為 136，分子中只含碳、氫、氧，其中氧的含量為 實(shí)驗(yàn)表明：化合物 A、 B、 C 和 D 均是一取代芳香化合物，其中A、 C 和 D 的 芳環(huán)側(cè)鏈上 只含一個(gè)官能團(tuán)。 4 個(gè)化合物在堿性條件下可以進(jìn)行如下反應(yīng)： ( C 7 H 6 O 2 ) + ( C 7 H 8 O ) + ( 芳 香 化 合 物 ) + + H 2 ON a O H 溶 液 酸 化N a O H 溶 液 酸 化N a O H 溶 液 酸 化N a O H 溶 液10寫出 A、 B、 C 和 D 的分子式。 10 10畫出 A、 B、 C 和 D 的結(jié)構(gòu)簡式。 10A 和 D 分別與 液發(fā)生了哪類反應(yīng)？ 10寫出 H 分子中官能團(tuán)的名稱。 10有如下溶液： 和 中選擇合適試劑，設(shè)計(jì)一種實(shí)驗(yàn)方案，鑒別 E、 G 和 I。 11 第 11 題 (10分 ) 1941 年從貓薄荷植物 中 分離出來 的 荊芥 內(nèi)酯可用作安眠藥、抗痙攣藥、退熱藥 等 。 通過荊芥內(nèi)酯 的 氫化 反應(yīng) 可以得到二氫荊芥內(nèi)酯 ，后者是 有效的驅(qū)蟲 劑 。 為研究 二氫荊芥內(nèi)酯 的合成和性質(zhì)，進(jìn)行如下反應(yīng)： C H OC r O 3H 2 S O 4 , 丙 酮 ， 0 o 3 O H , H +H B 化 物EL i A l H 4無 水 四 氫 呋 喃1 . L i O H , C H 3 O H + ,A 、 B、 C、 D 和 E 的結(jié)構(gòu)簡式（不考慮立體異構(gòu)體）。 12 試題 、標(biāo)準(zhǔn)答案及評分細(xì)則 第 1題 (14分 ) H 2 2H 2 O C O O O O C O O 分 ) 答 ( - O O C C H 2 ) 2 N C H 2 C H 2 N ( C H 2 C O O - ) 2 H 2 N H (C H 2 C O O -)22 得 2 分，質(zhì)子必須在氮原子上。 + = + + (1 分 ) 不能。 若直接 用 鈉鹽 溶液 ， 離子 不僅和 應(yīng) , 也 和 體內(nèi)的 合 造成鈣的流失 。 (答案和原因各 ，共 1 分 ) H O(2 分 ) 硫氧鍵畫成雙鍵或畫成 S O，氮硫鍵畫成 N S，均不影響得分。結(jié)構(gòu)式 1 分，正負(fù)號 1 分。答 不得分。正確標(biāo)出了正負(fù)號，如 + + 1 分。 其他符合題設(shè)條件（有三重軸，有極性）的結(jié)構(gòu)，未正確標(biāo)出正負(fù)極，得 1 分，正確標(biāo)出正負(fù)極，得 2 分。 I) 答 +2 也可 (2 分 ) N)5(2+= N)5(4 配合物電荷錯(cuò)誤不得分 (1 分 ) H+ = + (1 分 ) 寫成 2 2 + 也得分。高氯酸同。 答案若生 成 得分。 成絡(luò)離子 (配離子或配合物 )。 (1 分 ) 寫方程式也可，如 H+ + 。若將絡(luò)離子 (配離子或配合物 )寫成 或 也得分，但方程式須配平。 B: C: D: H) 2 E: C(也可 X: C Y: N (各 ， 共 3 分 ) 53 (各 1 分 ， 共 2 分 ) 2+ 2H+ = 2 2 2 (1 分 ) 或 2 2 2+ 2 2 2 (1 分 ) 13 固體 ， 寫成 不得分。 2 2 (1 分 ) 或 2 2= + + 使反應(yīng)維持在一定溫度持續(xù)進(jìn)行，應(yīng)保證 反應(yīng) (2)放出的熱量恰好被反應(yīng) (1) 全部利用，則： 甲醇與氧氣的摩爾比為： n(: n (= (2 (2 分 ) 甲醇與空氣的摩爾比為： n(: n (空氣 ) = 5 = (2 分 ) 答成 。 答（寫）成 1 : 得 2 分。 考慮到實(shí)際情況，將上式的等號寫成小于或小于等于，得 2 分。 算式合理，結(jié)果錯(cuò)誤，只 得 1 分。只有結(jié)果沒有計(jì)算過程不得分。 N)2 = ( (1 分 ) C N N C C N (各 1 分，共 2 分 ) 短線畫成電子對同樣得分；不畫孤對電子不得分。 (g) + 2O2(g) = 2g) + N2(g) (1 分 ) 不標(biāo)物態(tài)也可。 (g) + 2O2(g) = 2g) + N2(g) 2 ( ( = 1095 kJ 2 (= 1095 kJ + ( g) + g) = 2g) + l) 2 (+ ( (=1300 kJ (=1300 kJ + 286kJ + 227 kJ ( = 1095 kJ 1300 kJ + 286kJ + 227 kJ = 308 kJ (2 分 ) 計(jì)算過程正確計(jì)算結(jié)果錯(cuò)誤只得 1 分。沒有計(jì)算過程不得分。 ( = 1095 1300 + 286 + 227 = 308（ kJ ）也可以。 但不加括號只得 或 分 ) 畫成 分。 但畫成 分。 2+ 5+ 2+ 5 (2 分 ) 產(chǎn)物中寫成 只要配平，也得 分。 14 胞體積 ： V = ( 10 = 10 （ ） 設(shè)晶胞中含有 n 個(gè)水分子 ， 晶胞的質(zhì)量 ： m = 4 (100 + 18 n) / (g) （ ） 晶體密度 ： d = m/V = 4 (100 + 18 n) / ( 1023 10 g ） = g 00 + 18 n = 208 n = 6 ( ) 該晶體的化學(xué)式為 6 ( ) 算出 6 個(gè)水分子 ， 未寫化學(xué)式 ， 得 。 冷水中形成，而且含有大量結(jié)晶水，分解溫度又接近冰的熔點(diǎn)，可能與冰的結(jié)構(gòu)有相似性，故選取冰作參比物； ( ) 石膏是帶結(jié)晶水的鈣的含氧酸鹽，而且鈣的配位數(shù)也是 8，可能與 構(gòu)相似，故選取石膏作參比物。 ( ) 實(shí)驗(yàn)結(jié)果說明 結(jié)構(gòu)跟冰相似。 (1 分 ) 實(shí)驗(yàn)結(jié)果，說明 含水的摩爾分?jǐn)?shù)越大膨脹越大 , 可以得 。 分子晶體。 ( ) 答混合型晶體不得分。 晶體分解溫度接近冰的熔點(diǎn)，體積隨溫度的變化趨勢也接近冰，可認(rèn)為 晶體中的化學(xué)微粒是 6們以 分子間作用力 （氫鍵和范德華力） 構(gòu)成晶體。 ( ) 2+ 5+ 16H+ = 2+ 10 8 (1 分 ) 液濃度： (2/5) 1） (1 分 ) 反應(yīng)方程式反應(yīng)物 2要配平，也得 1 分。下同。 根據(jù)：化合物中金屬離子摩爾比為 2 : 2 : 1，鑭和鈣的氧化態(tài)分別為 +3 和+2，錳的氧化態(tài)為 +2 +4，初步判斷 復(fù)合 氧化物的化學(xué)式為 x, 其中 x = 01。 (1 分 ) 滴定情況： 加入 量： 1 = ( ) 樣品溶解后， 滴定消耗高錳酸鉀： 1 = ( ) 樣品溶解后剩余 : 5/2 = ( ) 樣品溶解過程所消耗的 : ( ) 若將以上過程合并，推論合理，結(jié)果正確，也得 2 分。 在溶樣過程中， 為 2 ( ) 有兩種求解 x 的方法： （ 1）方程法： 復(fù)合氧化物 (x)樣品的物質(zhì)的量為： g / ( 16.0 x) g ( ) x 中 ， 錳的價(jià)態(tài)為 : 2 (6+x) 2 3 22 = (2+2x) (1 分 ) 溶樣過程中 錳的價(jià)態(tài)變化為： (2+2 x 2) = 2 x ( ) 錳得電子數(shù)與 電子數(shù)相等： 2 x g / ( 16.0 x) g = 2 103 (1 分 ) x = 1 ( ) 如果將以上步驟合并，推導(dǎo)合理，結(jié)果正確，也得 ；如果將以上步驟合并，推導(dǎo) 15 合理但結(jié)果錯(cuò)誤，得 2 分；推導(dǎo)錯(cuò)誤，即便結(jié)果吻合，也不得分。 （ 2）嘗試法 因?yàn)槿軜舆^程消耗了相當(dāng)量的 可見錳的價(jià)態(tài)肯定不會(huì)是 +2 價(jià)。 若設(shè)錳的價(jià)態(tài)為 +3 價(jià)，相應(yīng)氧化物的化學(xué)式為 此化學(xué)式式量為 516.9 g 稱取樣品的物質(zhì)的量為： g / (516.9 g = 104 ( ) 在溶樣過程中錳的價(jià)態(tài)變化為 103 (8. 628 104 = (0. 5 分 ) 錳在復(fù)合氧化物中的價(jià)態(tài)為： 2 + (0. 5 分 ) 3 差別很大， +3 價(jià)假設(shè)不成立； ( ) 而結(jié)果提示 接近于 +4 價(jià)。 ( ) 若設(shè) +4 價(jià) , 相應(yīng)氧化物的化學(xué)式為 此化學(xué)式式量為 524.9 g 錳在復(fù)合氧化物中的價(jià)態(tài)為： 2 + 2 103 / ( = 4 ( ) 假設(shè)與結(jié)果吻合，可見在復(fù)合氧化物中， +4 價(jià)。 ( ) 如果將以上步驟合并，推導(dǎo)合理，結(jié)果正確，也得 ；如果將以上步驟合并，推導(dǎo)合理但結(jié)果錯(cuò)誤，得 2 分；推導(dǎo)錯(cuò)誤，即便結(jié)果吻合，也不得分。 該復(fù)合氧化物的 化學(xué)式為 (1 分 ) 溶樣過程的反應(yīng)方程式為： + 14H+ = 2+ 2+ + 2 7 (1 分 ) 未經(jīng)計(jì)算得出 方程式正確 ， 只得方程式的 1 分。 四面體的化學(xué)式為 (1 分 ) 四面體中，有 3 種不同環(huán)境的 X 原子。 (1 分 ) 其中 4 個(gè) X 原子在頂點(diǎn)上，所連接 A 原子數(shù)為 1； ( ) 12 個(gè) X 原子在超四面體的邊上，所連接 A 原子數(shù)為 2； ( ) 4 個(gè)原子在超 四面體的面上，所連接 A 原子數(shù)為 3。 (1 分 ) (共 3 分 ) 四面體中有 5 種不同環(huán)境的 X 原子。 （ 2 分） 其中 4 個(gè) X 原子在頂點(diǎn)上，所連接 A 原子數(shù)為 1； ( ) 12 個(gè) X 原子在超四面體的邊上但不在邊的中心，所連接 A 原子數(shù)為 2； ( ) 6 個(gè) X 原子在超四面體的邊的中心，所連接 A 原子數(shù)為 2； ( ) 12 個(gè)原子在超四面體的面上，所連接 A 原子數(shù)為 3； ( ) 1 個(gè)在超四面體的中心，所連接 A 原子數(shù)為 4。 (1 分 ) （共 5 分） 化學(xué)式分別為 (每式 ，共 2 分 ) 答分別為 只能是 (1 分 ) (1 分 ) 只要答出其中一種，得 1 分； 以是 (1 分 ) 只要答出其中一種 ， 得 1 分。 16 H (1 分 ) 鎂 94.8 子半徑為 72 氫的半徑為 194.8 72 123 值遠(yuǎn)大于氫原子的共價(jià)半徑 , 這說明 H 原子以 H 離子的形式存在。 (1 分 ) 子與 子數(shù)之比為 2 : 1， 故每個(gè)晶胞中含 8 個(gè)鎂原子。所有鎂原子的配位數(shù)相等，它們只能填入由鎳原子形成的四面體空隙。 (3 分 ) 鎂原子的位置用下列坐標(biāo)參數(shù)表示也得 3 分： 14, 14, 14； 14, 14, 34； 34, 34, 14； 34, 34, 34； 14, 34, 14； 14, 34, 34； 34, 14, 14； 34, 14, 34。 坐標(biāo)錯(cuò)一組，扣 ，不得負(fù)分。 其他答案不得分。 鎂鎳間的距離為 7 9 . 9 (2 分 ) 算式及答案皆正確（包括單位）得 2 分； 算式對但結(jié)果錯(cuò)；只得 1 分；結(jié)果中數(shù)對但單位錯(cuò)，得 。用原子半徑相加計(jì)算鎂 得分。 儲氫能力晶體的密度氫的質(zhì)量分?jǐn)?shù)液氫密度 322.3)(m o 0 2 2m o l (2 分 ) = 算法及結(jié)果皆正確得 2 分；算法（式）正確但結(jié)果錯(cuò)得 1 分；無過程不得分。 只有結(jié)果但無算式，不得分。 氫的原 子量取 1 不取 出結(jié)果 得 。 (1 分 ) 其他答案不得分。 A 的結(jié)構(gòu)簡式： (2 分 ) 寫成得分；苯環(huán)畫成 也可，其他答案不得分。 B 的結(jié)構(gòu)簡式： (2 分 ) 17 寫成鍵線式 也得分；其他答案不得分。 C 的結(jié)構(gòu)簡式： 分 ) 寫成 或?qū)懗涉I線式 ，其他答案不得分。 (1 分 ) A 的結(jié)構(gòu)簡式： 分 ) 若寫成 得分。 B 的結(jié)構(gòu)簡式： 分 ) 若寫成 得分。 C 的結(jié)構(gòu)簡式： 分 ) 若寫成 得分。 D 的結(jié)構(gòu)簡式： 或 (1 分 ) 若寫成 得分。 A 與 液發(fā)生了酯的堿性水解反應(yīng)。 ( ) 答堿性水解反應(yīng)、酯的水解 反應(yīng)或水解反應(yīng)、皂化、取代反應(yīng)也得 。 D 與 液發(fā)生了酸堿中和反應(yīng)。 ( ) 答酸堿反應(yīng)或中和反應(yīng)也得 ；其他答案不得分。 醛基和羧基。 各 (共 1 分 ) 18 由題目給出的信息可推出： E 是苯