(好資料)2001全國高中學生化學競賽(省級賽區(qū))試題

中國化學會2001年全國高中學生化學競賽（省級賽區(qū)）試題1l 競賽時間3小時。遲到超過30分鐘者不能進考場。開始考試后1小時內不得離場。時間到，把試卷（背面前上）放在桌面上，立即起立撤離考場。 l 試卷裝訂成冊，不得拆散。所有解答必須寫在站定的方框內，不得用鉛筆填寫。草稿紙在最后一頁。不得持有任何其他紙張。 l 姓名、報名號和所屬學校必須寫在首頁左側指定位置，寫在其他地方者按廢卷論。 l 允許使用非編程計算器以及直尺等文具。 第1題（4分）今年5月底6月初，各地報刊紛紛轉載了不要將不同品牌潔污劑混合使用的警告。據報道，在全國各地發(fā)生了多起混合潔污劑發(fā)生氯氣中毒的事件。根據你的化學知識作出如下判斷（這一判斷的正確性有待證明）： 當事人使用的液態(tài)潔污劑之一必定含氯，最可能的存在形式是 和 。當另一種具有 （性質）的液態(tài)潔污劑與之混合，可能發(fā)生如下反應而產生氯氣： 第2題（2分）自然界中，碳除了有2種穩(wěn)定同位素12C和13C外，還有一種半衰期很長的放射性同位素14C，豐度也十分穩(wěn)定，如下表所示（注：數據后括號里的數字是最后一位或兩位的精確度，14C只提供了大氣豐度，地殼中的含量小于表中數據）： 同位素相對原子質量地殼豐度（原子分數）12C12（整數）0.9893（8）13C13.003354826（17）0.0107（8）14C14.003241982（27）1.21016（大氣中）試問：為什么通常碳的相對原子質量只是其穩(wěn)定同位素的加權平均值而不將14C也加入取平均值？ 答： 第3題（4分）最近報道在100 的低溫下合成了化合物X，元素分析得出其分子式為C5H4，紅外光譜和核磁共振表明其分子中的氫原子的化學環(huán)境沒有區(qū)別，而碳的化學環(huán)境卻有2種，而且，分子中既有CC單鍵，又有CC雙鍵。溫度升高將迅速分解。 X的結構式是：第4題（10分）去年報道，在55 令XeF4（A）和C6F5BF2（B）化合，得一離子化合物（C），測得Xe的質量分數為31，陰離子為四氟硼酸根離子，陽離子結構中有B的苯環(huán)。C是首例有機氙（IV）化合物，20 以下穩(wěn)定。C為強氟化劑和強氧化劑，如與碘反應得到五氟化碘，放出氙，同時得到B。 41寫出C的化學式，正負離子應分開寫。答： 42根據什么結構特征把C歸為有機氙比合物？答： 43寫出C的合成反應方程式。答： 44寫出C和碘的反應。答： 45畫出五氟化碘分子的立體結構： 第5題（5分）今年3月發(fā)現硼化鎂在39 K呈超導性，可能是人類對超導認識的新里程碑。在硼化鎂晶體的理想模型中，鎂原子和硼原子是分層排布的，像維夫餅干，一層鎂一層硼地相間，圖51是該晶體微觀空間中取出的部分原子沿C軸方向的投影，白球是鎂原子投影，黑球是硼原子投影，圖中的硼原子和鎂原子投影在同一平面上。 51由圖51可確定硼化鎂的化學式為：_。 52在圖5l右邊的方框里畫出硼化鎂的一個晶胞的透視圖，標出該晶胞內面、棱、頂角上可能存在的所有硼原子和鎂原子（鎂原子用大白球，硼原子用小黑球表示）。 圖51 硼化鎂的晶體結構示意圖第6題（8分）Mn2+離子是KMnO4溶液氧化H2C2O4的催化劑。有人提出該反應的歷程為： 請設計2個實驗方案來驗證這個歷程是可信的（無須給出實驗裝置，無須指出選用的具體試劑，只需給出設計思想）。 第7題（10分）某不活潑金屬X在氯氣中燃燒的產物Y溶于鹽酸得黃色溶液，蒸發(fā)結晶，得到黃色晶體Z，其中X的質量分數為50。在500 mL濃度為0.10 mol/L的Y水溶液中投入鋅片，反應結束時固體的質量比反應前增加4.95 g。 X是_；Y是_；Z是_。 推理過程如下： 第8題（11分）新藥麥米諾的合成路線如下： 81確定B、C、D的結構式（填入方框）。 82給出B和C的系統(tǒng)命名：B為_；C為：_。 83CH3SH在常溫常壓下的物理狀態(tài)最可能是 （填氣或液或固），作出以上判斷的理由是：_ 第9題（10分）1997年BHC公司因改進常用藥布洛芬的合成路線獲得美國綠色化學挑戰(zhàn)獎： 舊合成路線： 新合成路線： 91寫出A、B、C、D的結構式（填入方框內）。 92布洛芬的系統(tǒng)命名為：_。 第10題（5分）最近有人用一種稱為“超酸”的化合物H(CB11H6Cl6)和C60反應，使C60獲得一個質子，得到一種新型離于化合物HC60+CB11H6Cl6-?；卮鹑缦聠栴}： 101以上反應看起來很陌生，但反應類型上卻可以跟中學化學課本中的一個化學反應相比擬，后者是： 。 102上述陰離子CB11H6Cl6-的結構可以跟圖101的硼二十面體相比擬，也是一個閉合的納米籠，而且，CB11H6Cl6-離子有如下結構特征：它有一根軸穿過籠心，依據這根軸旋轉360/5的度數，不能察覺是否旋轉過。請在圖101右邊的圖上添加原子（用元素符號表示）和短線（表示化學鍵）畫出上述陰離子。 圖101第11題（10分）研究離子晶體，常考察以一個離子為中心時，其周圍不同距離的離子對它的吸引或排斥的靜電作用力。設氯化鈉晶體中鈉離子跟離它最近的氯離子之間的距離為d，以鈉離子為中心，則： 111第二層離子有_個，離中心離子的距離為_d，它們是_離子。 112已知在晶體中Na+離子的半徑為116 pm，Cl-離子的半徑為167 pm，它們在晶體中是緊密接觸的。求離子占據整個晶體空間的百分數。 113納米材料的表面原子占總原子數的比例極大，這是它的許多特殊性質的原因，假設某氯化鈉納米顆粒的大小和形狀恰等于氯化鈉晶胞的大小和形狀，求這種納米顆粒的表面原子占總原子數的百分比。 114假設某氯化鈉顆粒形狀為立方體，邊長為氯化鈉晶胞邊長的10倍，試估算表面原子占總原子數的百分比。 第12題（11分）設計出燃料電池使汽油氧化直接產生電流是對世紀最富有挑戰(zhàn)性的課題之一。 最近有人制造了一種燃料電池，一個電極通入空氣，另一電極通入汽油蒸氣，電池的電解質是摻雜了YO3的ZrO2晶體，它在高溫下能傳導O2-離子?；卮鹑缦聠栴}： 121以丁烷代表汽油，這個電池放電時發(fā)生的化學反應的化學方程式是： 122這個電池的正極發(fā)生的反應是： 負極發(fā)生的反應是： 固體電解質里的O2-的移動方向是： 向外電路釋放電子的電極是： 123人們追求燃料電池氧化汽油而不在內燃機里燃燒汽油產生動力的主要原因是： 124你認為在ZrO2晶體里摻雜Y2O3用Y3+代替晶體里部分的Zr4+對提高固體電解質的導電能力會起什么作用？其可能的原因是什么？ 答： 125汽油燃料電池最大的障礙是氧化反應不完全產生 堵塞電極的氣體通道，有人估計，完全避免這種副反應至少還需10年時間，正是新一代化學家的歷史使命。 第13題（10分）溴酸鉀測定苯酚純度的步驟如下：稱取含苯酚0.6000 g的試樣溶于2 000 mL 0.1250 mol/L KBrO3溶液（該溶液含過量的KBr），加酸酸化。放置，待反應完全后加入KI，而后用0.1050 mol/L Na2S2O3溶液滴定生成的碘，滴定終點為20.00 mL。計算試樣中苯酚的質最分數。第1題（4分） ClO-和Cl-。（各1分） 酸性（1分） ClO-Cl-2H+Cl2H2O。（1分） （注：不寫離子方程式或不配平不得分。） 第2題（2分） 14C不加權不會影響計算結果的有效數字，因其豐度太低了。（2分） （注：涉及有效數字的任何表述均得滿分，未涉及有效數字的不得分，如答：放射性元素不應加權求取相對原子質量之類。） 第3題（4分） （注：平面投影圖也按滿分計。）參考圖形： 第4題（10分） 4-1 C6F5XeF+BF4-（1分） 4-2 分子中有CXe鍵。（2分）（答：“分子中存在氙和有機基團”得1分） 4-3 XeF4+C6F5BF2=C6F5XeF2+BF4-（1分）（注：用“”代替“=”不扣分；離子加方括號得分相同；畫出五氟代苯基結構不加分）。 4-4 5C6F5XeF2+BF4-2I24IF55Xe5C6F5BF2（2分） （注：不配平不得分） 4-5 （4分） （注：4-5的答案需應用初賽基本要求規(guī)定的VSEPR模型才能得出。只要正確表述出四方錐體都得滿分，表述形式不限。） 第5題（5分） 5-1 MgB2（2分）（注：給出最簡式才得分） 5-2 （注：任何能準確表達出Mg:B1:2的晶胞都得滿分，但所取晶胞應滿足晶胞是晶體微觀空間基本平移單位的定義，例如晶胞的頂角應完全相同等。）或 a=bc，c軸向上（3分）第6題（8分） 6-1 對比實驗：其一的草酸溶液中加Mn2+離子，另一不加。在滴加KMnO4溶液時，加Mn2+者反應速率快。（4分） 6-2 尋找一種試劑能與Mn(VI)、Mn(IV)或Mn(III)生成配合物或難溶物；加入這種試劑，反應速率變慢。（4分） （注：表述形式不限。其他設計思想也可以，只要有道理都可得分。） 第7題（10分） X是Au（2分）；Y是AuCl3（2分）；Z是HAuCl43H2O（2分） 要點1：X為不活潑金屬,設為一種重金屬,但熟悉的金屬或者其氯化物與鋅的置換反應得到的產物的質量太小,或者其水溶液顏色不合題意,均不合適,經諸如此類的排他法假設X為金，由此Y=AuCl3，則置換反應的計算結果為：2AuCl33Zn3ZnCl22Au 反應得到Au的質量0.100 mol/L0.500 L197 g/mol9.85 g 反應消耗Zn的質量0.100 mol/L0.500 L65.39 g/mol3/24.90 g 反應后得到的固體質量增重：9.85 g4.90 g4.95 g (2分) 要點2：由AuCl3溶于鹽酸得到的黃色晶體中Au的含量占50%,而AuCl3中Au的含量達65%,可見Z不是AuCl3,假設為配合物HAuCl4,含Au 58%,仍大于50%,故假設它是水合物,則可求得：HAuCl43H2O的摩爾質量為393.8其中Au的含量為197/39450%。(2分)其他推理過程，只要合理，也得滿分。 第8題（11分） 8-1 B： C： D： (各2分,共6分) 8-2 B為3-硫甲基-1，2-環(huán)氧丙烷或甲基-2，3環(huán)氧丙基硫醚；C為：2-羥基-3-硫甲基-丙肼或1-硫甲基-3-肼基-2-丙醇 （各2分，共4分） 8-3 氣，H2O和CH3OH為液態(tài)主要是由于存在分子間氫鍵,H2S無氫鍵而呈氣態(tài),CH3SH也無氫鍵,故也可能也是氣態(tài)。（1分）(其他理由只要合理均得滿分。注:其沸點僅6;常識:它是燃氣的添味劑,其惡臭可導致燃氣泄露的警覺。本題的答案可用倒推法得出，只需有取代、縮合等概念而無須預先具備本題涉及的具體反應的知識)。 第9題（10分） 9-1 A、 B、 C、 D、 (各2分；共8分。不標出非甲基碳上的H不扣分。注：本題除第1個反應外，其他反應可用倒推法得出答案。) 9-2 布洛芬系統(tǒng)命名：2-對-異丁苯基-丙酸或2-4-(3-甲基丙基)-苯基-丙酸(2分) 1 2 3第10題（5分） 10-1 NH3+HCl=NH4Cl(2分) (注:答其他非質子轉移的任何“化合反應”得1分)。（3分） 10-2 參考圖形： （注：硼上氫氯互換如參考圖形仍按正確論，但上下的C、B分別連接H和Cl，不允許互換。） 第11題（10分） 11-1 12， ，鈉(各1分，總3分) 11-2 晶胞體積V2(116 pm167 pm)3181106 pm3 離子體積 v4x (4/3)(116 pm)34x (4/3)(167 pm)3104106 pm3 v/V57.5% （1分）（有效數字錯誤扣1分,V和v的計算結果可取4位，其中最后1位為保留數字，不扣分。）11-3 表面原子為8(頂角)6(面心) 12(棱中心)26總原子數為 8(頂角)6(面心)12(棱中心)+1(體心)27表面原子占總原子數 26/27100%96 %（1分）注：26和27均為整數值，比值26/27是循環(huán)小數0.962, 取多少位小數需根據實際應用而定, 本題未明確應用場合，無論應試者給出多少位數字都應按正確結果論。11-4 計算分兩個步驟：步驟一：計算表面原子數?？捎胣2、3的晶胞聚合體建立模型，得出計算公式，用以計算n10。例如，計算公式為：8(n1)12n12(n1)26n2x6(n1)n26 頂角 棱上棱交點 棱上棱心 面上棱交點 面上面心 面上棱心n10，表面原子總數為2402 （2分）步驟二：計算晶胞聚合體總原子數：n388 7/8(n1)123/4n123/4(n1)26/2n26/2(n1)n26/2 80007 81 90 243 300 5409261 （2分）表面原子占總原子數的百分數： (2402/9261)100%26% （1分） （總5分）（注：本題計算較復雜，若應試者用其他方法估算得出的數值在26% 左右2個百分點以內可得3分，3個百分點以內可得2分，其估算公式可不同于標準答案，但其運算應無誤。本題要求作估算，故標準答案僅取整數，取更多位數不扣分。） 第12題（11分）12-1 2C4H1013O28 CO210H2O (1分)(必須配平; 所有系數除2等方程式均應按正確論。)12-2 O24e2 O2 (2分)(O2取其他系數且方程式配平也給滿分。)C4H1013O226e4 CO25 H2O（2分）（系數加倍也滿分。）向負極移動；（1分；答向陽極移動或向通入汽油蒸氣的電極移動也得滿分。）負極。（1分；答陽極或通入汽油蒸氣的電極也得滿分）12-3 燃料電池具有較高的能量利用率。（2分）（答內燃機能量利用率較低也滿分；用熱力學第二定律解釋等，得分相同。）12-4 為維持電荷平衡, 晶體中的O2將減少(或導致O2缺陷)從而使O2得以在電場作用下向負極(陽極)移動 。(1分