中國化學(xué)會第25屆(2011)全國高中生化學(xué)競賽(初賽)試卷及答案

中國化學(xué)會第25屆全國高中學(xué)生化學(xué)競賽H

1.008H

1.008相對原子質(zhì)量He

4.003LiBeBCNOFNe6.9419.01210.8112.0114.0116.0019.0020.18NaMgAlSiPSClAr22.9924.3126.9828.0930.9732.0735.4539.95KCaScTiVCrMnFeCoNiCuZnGaGeAsSeBrKr39.1040.0844.9647.8850.9452.0054.9455.8558.9358.6963.5565.3969.7272.6174.9278.9679.9083.80RbSrYZrNbMoTcRuRhPdAgCdInSnSbTeIXe85.4787.6288.9191.2292.9195.9498.91101.1102.9106.4107.9112.4114.8118.7121.8127.6126.9131.3CsBaHfTaWReOsIrPtAuHgTlPbBiPoAtRn132.9137.3La-Lu178.5180.9183.9186.2190.2192.2195.1197.0200.6204.4207.2209.0[210][210][222]FrRa[223][226]Ac-LrRfDbSgBhHsMt第1題（15分）1-12011年是國際化學(xué)年，是居里夫人獲得諾貝爾化學(xué)獎100周年。居里夫人發(fā)現(xiàn)的兩種化學(xué)元素的元素符號和中文名稱分別是和。1-2向TiOSO4水溶液中加入鋅粒，反應(yīng)后溶液變?yōu)樽仙Ｔ谇逡怪械渭舆m量的CuCl2水溶液，產(chǎn)生白色沉淀。生成白色沉淀的離子方程式是；繼續(xù)滴加CuCl2水溶液，白色沉淀消失，其離子方程式是。1-320世紀(jì)60年代維也納大學(xué)V.Gutmann研究小組報(bào)道，三原子分子A可由SF4和NH3反應(yīng)合成；A被AgF2氧化得到沸點(diǎn)為為27℃的三元化合物B。A和B分子中的中心原子與同種端位原子的核間距幾乎相等；B分子有一根三種軸和3個(gè)鏡面。畫出A和B的結(jié)構(gòu)式（明確示出單鍵和重鍵，不在紙面上的鍵用楔形鍵表示，非鍵合電子不必標(biāo)出）。1-4畫出Al2（n-C4H9）4H2和Mg[Al（CH3）4]2的結(jié)構(gòu)簡式。1-5已知E3（FeO42-/Fe3+）=2.20V，E0（FeO42—/Fe（OH）3）=0.72V。①寫出氯氣和三氯化鐵反應(yīng)形成高鐵酸根的離子方程式。。②寫出高鐵酸鉀在酸性水溶液中分解的離子方程式。。③用高鐵酸鉀與鎂等組成堿性電池，寫出該電池的電極反應(yīng)。第2題（11分）2-1畫出2,4-戊二酮的鈉鹽與Mn3+形成的電中性配合物的結(jié)構(gòu)式（配體用OO表示）。2-2已知該配合物的磁矩為4.9玻爾磁子，配合物中Mn的未成對電子數(shù)為。2-3回答：該化合物有無手性？為什么？2-4畫出2,4戊二酮負(fù)離子的結(jié)構(gòu)簡式（必須明確其共軛部分），寫出其中離域n鍵的表示符號。2-5橙黃色固體配合物A的名稱是三氯化六氨合鉆（III），是將二氯化鉆、濃氨水、氯化銨和過氧化氫混合，以活性炭為催化劑合成的。機(jī)理研究發(fā)現(xiàn)，反應(yīng)過程中首先得到Co（NH3）62+離子，隨后發(fā)生配體取代反應(yīng)，得到以新配體為橋鍵的雙核離子B4+，接著發(fā)生橋鍵斷裂，同時(shí)2個(gè)中心原子分別將1個(gè)電子傳遞到均裂后的新配體上，得到2個(gè)C2+離子，最后C2+離子在活性炭表面上發(fā)生配體取代反應(yīng)，并與氯離子結(jié)合形成固體配合物A。寫出合成配合物A的總反應(yīng)方程式；畫出B4+和C2+離子的結(jié)構(gòu)式?？偡磻?yīng)方程式：B4+和C2+離子的結(jié)構(gòu)式：第3題（8分）近年來，某些輕元素的含氫化合物及其復(fù)合體系作為氫源受到廣泛關(guān)注?；衔顰（XYH2）和B（XH）都是具有潛在應(yīng)用價(jià)值的釋氫材料。A受熱分解生成固體化合物C并放出刺激性氣體D，D

可使?jié)駶櫟膒H試紙變藍(lán)。A和B混合可優(yōu)化放氫性能。研究發(fā)現(xiàn)，該混合體系的放氫反應(yīng)分三步進(jìn)行:TOC\o"1-5"\h\z2A=C+D⑴D+B=A+H⑵2C+B=E+H⑶2將A和B按1：2的摩爾（物質(zhì)的量）比混合，在催化劑作用下，所含的氫全部以氫氣放出，失重10.4%。A、C、E均能水解生成F和D。G是由X和Y組成的二元化合物，其陰離子是二氧化碳的等電子體，G分解生成E和一種無色無味的氣體I。寫出A、B、C、D、E、F、G和I的化學(xué)式。第4題（9分）固溶體BaI\Coj。3b是兼具電子導(dǎo)電性與離子導(dǎo)電性的功能材料，Co的氧化數(shù)隨組成和制備條件而變化，In則保持；3價(jià)不變。為測定化合物Bain055co04503P中Co的氧化數(shù)，確定化合物中的氧含量，進(jìn)行了如下分析：稱取0.2034g樣品，加入足量KI溶液和適量HCl溶液，與樣品反應(yīng)使其溶解。以淀粉為指示劑，用0.05000mol/LNa2s2。3標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定，消耗10.85mL。4-1寫出Bain055co045。3-6與KI和HCl反應(yīng)的離子方程式。4-2寫出滴定反.應(yīng)的.離子方程式。4-3計(jì)算Bain055co04503b樣品中Co的氧化數(shù)SCo和氧缺陷的量b（保留到小數(shù)點(diǎn)后兩位）。第5題（10分）1965年合成了催化劑A,實(shí)現(xiàn)了溫和條件下的烯烴加氫。5-1A是紫紅色晶體，分子量925.23，抗磁性。它通過RhCl3?3H2O和過量三苯膦（PPh3）的乙醇溶液回流制得。畫出A的立體結(jié)構(gòu)。5-2A可能的催化機(jī)理如下圖所示（圖中16e表示中心原子周圍總共有16個(gè)電子）：畫出D的結(jié)構(gòu)式。5-3確定圖中所有配合物的中心原子的氧化態(tài)。5-4確定A、C、D和E的中心離子的雜化軌道類型。5-5用配合物的價(jià)鍵理論推測C和E顯順磁性還是抗磁性，說明理由。第6題（10分）NO2和N2O4混合氣體的針管實(shí)驗(yàn)是高中化學(xué)的經(jīng)典素材。理論估算和實(shí)測發(fā)現(xiàn)，混合氣體體積由丫壓縮為V/2,溫度由298K升至311K。已知這兩個(gè)溫度下N204（g）=-2NO2（g）的壓力平衡常數(shù)K分別為0.141和0.363。6-1通過計(jì)算回答，混合氣體經(jīng)上述壓縮后，NO2的濃度比壓縮前增加了多少倍。6-2動力學(xué)實(shí)驗(yàn)證明，上述混合氣體幾微秒內(nèi)即可達(dá)成化學(xué)平衡。壓縮后的混合氣體在室溫下放置，顏色如何變化？為什么？第7題（9分）12000年前，地球上發(fā)生過一次大災(zāi)變，氣溫驟降，導(dǎo)致猛犸滅絕，北美Clovis文化消亡。有一種假說認(rèn)為，災(zāi)變緣起一顆碳質(zhì)彗星撞擊地球。2010年幾個(gè)研究小組發(fā)現(xiàn)，在北美和格林蘭該地質(zhì)年代的地層中存在超乎尋常濃度的納米六方金剛石，被認(rèn)為是該假設(shè)的證據(jù)。7-1立方金剛石的晶胞如圖7-1所示。畫出以兩個(gè)黑色碳原子為中心的C—C鍵及所連接的碳原子。

7-2圖7-2圖7-2上、下分別是立方金剛石和六方金剛石的碳架結(jié)構(gòu)。它們的碳環(huán)構(gòu)型有何不同？，二-7-3六方硫化鋅的晶體結(jié)構(gòu)如圖7-3所示。用碳原子代替硫原子和鋅原子，即為六方金剛石。請?jiān)谠搱D內(nèi)用粗線框出六方金剛石的一個(gè)晶胞，要求框線必須包含圖中已有的一段粗線，且框出的晶胞體積最小。7-4立方金剛石中周期性重復(fù)的最小單位包含個(gè)碳原子。H3CCH3O第8題(10分)化合物B是以BH3CCH3OH3CCH3CH3CH333CH2OHCH3維生素CH3維生素A0-紫羅蘭酮由0-紫羅蘭酮生成B的過程如下所示:H3CCH3OC1CHCOOCH3H⑴CH3O-Na+CH3H3H3CCH3OC1CHCOOCH3H⑴CH3O-Na+CH3H3CCH3CH3O-CHCOOCH3H⑵)H3CCH3O－OOCH3CH3H3CCH3CH3ONaOH溶液一

適合條件”⑷H3CCH3H3CCH30cH3-Cl-Cl⑶CH3OO0H⑹CH3一CO「H3CCH3OCH3CH3OHH+ONa-CH38-1維生素A分子的不飽和度為。8-2芳香化合物C是0-紫羅蘭酮的同分異構(gòu)體有一個(gè)單峰。畫出C的結(jié)構(gòu)簡式。8-3畫出中間體B的結(jié)構(gòu)簡式。8-4以上由0-紫羅蘭酮合成中間體B的過程中C經(jīng)催化氫解生成芳香化合物D，D的1HNMR圖譜中只⑵、⑶、⑷、⑹步反應(yīng)分別屬于什么反應(yīng)類型(反應(yīng)類型表述須具體，例如取代反應(yīng)必須指明是親電取代、親核取代還是自由基取代)。第9題(10分)化合物A、B和C的分子式均為C7H8O2。它們分別在催化劑作用和一定反應(yīng)條件下加足量的氫，均生成化合物D(C7Hl2O2)。D在NaOH溶液中加熱反應(yīng)后在酸化生成E(C6H10O2)和F(CH4O)o

A能發(fā)生如下轉(zhuǎn)化:A+CH3MgCl■—JM(C8H120)濃硫酸.N(C8H10)生成物N分子中只有3種不同化學(xué)環(huán)境的氫，它們的數(shù)目比為1：1：3。9-1畫出化合物A、B、C、D、E、M和N的結(jié)構(gòu)簡式。9-2A、B和C互為哪種異構(gòu)體？(在正確選項(xiàng)的標(biāo)號前打鉤)①碳架異構(gòu)體②位置異構(gòu)體③官能團(tuán)異構(gòu)體④順反異構(gòu)體9-3A能自發(fā)轉(zhuǎn)化為B和C，為什么？9-4B和C在室溫下反應(yīng)可得到一組旋光異構(gòu)體L，每個(gè)旋光異構(gòu)體中有個(gè)不對稱碳原子。第10題(8分)威斯邁爾反應(yīng)是在富電子芳環(huán)上引入甲?；挠行Х椒?。其過程首先是N,N-二甲基甲酰胺與POC13反應(yīng)生成威斯邁爾試劑：ClHNPOCl3>HNClCHO接著威斯邁爾試劑與富電子芳環(huán)反應(yīng)，經(jīng)水解后在芳環(huán)上引入甲?；?。例如：CHOOCH310-1用共振式表示威斯邁爾試劑正離子。10-2由甲氧基苯轉(zhuǎn)化為對甲氧基苯甲醛的過程中，需經(jīng)歷以下步驟：⑴芳香親電取代⑵分子內(nèi)親核取代⑶親核加成⑷質(zhì)子轉(zhuǎn)移⑸消除。中國化學(xué)會第25屆全國高中學(xué)生化學(xué)競賽（省級賽區(qū)）試題參考答案和評分標(biāo)準(zhǔn)第1題（15分）1-1Ra鐳Po釙1-2Ti3++Cu2++cl—+H2O=TiO2++CuCl；+2H+CuCl+Cl-=CuCl2-NTOC\o"1-5"\h\zNSSF/FFF1-3AB1-4-AlHA11-4-AlHA1MeMeMeMe1-5①2Fe3++3cl2+16OH—=2FeO42—+6cl—+8H2O②4FeO42—+20H+=4Fe3++3O2+10H2O③正極：FeO42—+4H2O+3e—=Fe(OH)3+5OH-負(fù)極：Mg+2OH--2e-=Mg(OH)2第2題(11分)2-242-3有。該化合物只有旋轉(zhuǎn)軸（第12-242-3有。該化合物只有旋轉(zhuǎn)軸（第1類對稱元素）。2-42-52coe馬+10NH3+2NH4cl+H2O2-2cO(NH3)6J+2H?0第3題(8分)A．LiNH2B．LiHC．Li2NHD．NH3E．Li3NF．LiOHG．LiN3I．N2第4題(9分)4-1Bain055co04503b+(1.45-26)I—+(6-26)H+=Ba2++0.55In3++0.45Co2++(1.45-26)/2I2+(3-6)H2O4-22S2O3.2—+.I2=S4O62—+2I—4-3根據(jù)化合物的電中性原則，有2+0.55X3+0.45SCo=2X(3-6)(a)根據(jù)反應(yīng)中的電子得失關(guān)系，有0.45X(SCo-2)Xn(樣品)=2n(I2)(b)其中：n(樣品)=0.2034g/M=0.2034/(275.0-16.006)moln(I2)=n(S2O32—)/2=0.05000MX10.85mL/2=0.2712X10-3mol解(a)和(b)聯(lián)立方程得SCo=3.586=0.37第5題(10分)5-1A：5-2D：E+35-2A5-4A5-1A：5-2D：E+35-2A5-4A+1d2sp3B+1Cdsp3C+3Dd2sp3D+3Edsp3理由可由下圖表達(dá)：第6理由可由下圖表達(dá)：第6題(10分)5-5順磁性6-1⑴設(shè)混合氣體未被壓縮，在298K(匕、T/達(dá)平衡，N2O4(g)的平衡分壓為p1，NO2(g)的平衡分壓為p2,則p1+p2=1atm(a)KP(298K)=(p21Pe)2/(p11Pe)=0.141(b)解聯(lián)立方程(a)和(b),得：p1=0.688atm，p2=0.312atm⑵設(shè)針管壓縮未發(fā)生平衡移動，已知pT1=1atm,T1=298K,T2=311K,V2/匕=1/2,根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程pT1V1/T1=pT2V2/T2,解得:pT2=2.087atm,N204(g)的分壓p]=1.436atm,N02的分壓p2=0.651atm⑶壓縮引發(fā)壓力變化，Qp=0.6512/1.436=0.296<0.363=Kp(311K),平衡正向移動。設(shè)達(dá)到平衡時(shí)N204(g)

分壓減?。tm,則NO2的分壓增加2xatm,有：Kp(311K)=[(p2+2x)/pe]2/[(p1-x)/pQ]=0.363(c)解得：x=0.0317atm。N2O4(g)的平衡分壓P1(311K)=1.404atm,NO2(g)的平衡分壓為p2(311K)=0.714atm⑷濃度比等于分壓比：p2(311K)/p2(298K)=0.714/0.312=2.29,增加了1.29倍。6-2壓縮后的混合氣體在室溫下放置，溫度逐漸下降，平衡象放熱方向移動，NO2聚合成N2O4,顏色逐漸變淺,直到體系溫度降至室溫,顏色不再變化。7-27-3第7題(9分)7-1