中國化學會第20屆2006全國高中生化學競賽初賽試卷及答案

中國化學會第20屆全國高中學生化學競賽（省級賽區(qū)）試題及答案和評分標準

（2006年9月10日9：00-1200共計3小時）題號123456789101112總二6、±±中可分45876911910101110100得分評卷人競賽時間3小時。遲到超過半小時者不能進考場。開始考試后1小時內(nèi)不得離場。時間到，把試卷背面朝上）放在桌面上，立即起立撤離考場。試卷裝訂成冊，不得拆散。所有解答必須寫在指定的方框內(nèi)，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。姓名、報名號和所屬學校必須寫在首頁左側(cè)指定位置，寫在其他地方者按廢卷論處。允許使用非編程計算器以及直尺等文具。H1.008相對原子質(zhì)量He4.003Li6.94Be901：2B10.8C112.01N14.01O16.00F19.00Ne20.18Na22.99Mg)24.31Al26.9；Si828.09P)30.9,S‘32.0,Cl35.45Ar>39.95K39.11Ca)40.08Sc；44.9(Tii47.8(V歷0.9,Cr52.0(Mn54.9,Fe55.85Co>58.93Ni158.69Cu)63.55Zn,65.31Ga)69.7；Ge!72.6As[74.9；Se278.9(Br679.9(Kr083.80Rb85.47Sr’87.6；Y788.9Zr91.22Nb192.9Mo95.94Tc98.91Ru101.1Rh102.9Pd106.4Ag107.9Cd112JIn114.fSn118.7Sb121.8Te127.6I126.9Xe)131.3Cs132.<Ba)137.；LaluHf178.5Ta)180.9W'183.9Re186.2Os1902Ir192.2Pt1195.1Au197.0Hg)200.6Tl，204.Pb1207.2Bi2209.0Po)[210At11211(0,Rn][222]Fr[223]Ra[226]Ac-LrRfDbSgBhHsMt第1題（4分）2006年3月有人預(yù)言，未知超重元素第126號元素有可能與氟形成穩(wěn)定的化合物。按元素周期系的已知規(guī)律，該元素應(yīng)位于第周期，它未填滿電子的能級應(yīng)是 ，在該能級上有個電子，而這個能級總共可填充 個電子?！菊_答案】第1題（4分）2006年3月有人預(yù)言，未知超重元素第126號元素有可能與氟形成穩(wěn)定的化合物。按元素周期系的已知規(guī)律，該元素應(yīng)位于第二 周期，它未填滿電子的能級應(yīng)是—四一，在該能級上有6個電子，而這個能級總共可填充18—個電子。第2題（5分）下列反應(yīng)在100c時能順利進行：

2—1 給出兩種產(chǎn)物的系統(tǒng)命名。（4分）2—2 這兩種產(chǎn)物互為下列哪一種異味構(gòu)體？（1分）人.旋光異構(gòu)體 8.立體異構(gòu)體 C.非對映異構(gòu)體D.幾體異構(gòu)體【正確答案】2—1若不把氘視為取代基，則I:(7S,3Z,5Z) 3甲基7氘代3.5-辛二一烯（2分）II:(7R,3E,5Z) 3甲基7氘代3.5-_辛一一烯(2分)或,若把氘視為取代基，則I：(2R,3Z,5Z) 2氘代6甲基3.5-_辛一一烯(2分)I：(2S,3Z,5E)—2—氘代一6一甲基一3.5-辛二一烯（2分）2—2B（立體異構(gòu)體）（1分）第3題（8分）下面四張圖是用計算機制作的在密閉容器里，在不同條件下進行的異構(gòu)化反應(yīng)XY的進程圖解。圖中的“”是X,“”是丫。3—1 圖中的縱坐標表示（填入物理量，下同）；橫坐標表示，TOC\o"1-5"\h\z3—2平衡常數(shù)K最小的圖是 。3—3平衡常數(shù)K最大的圖是 。3—4平衡常數(shù)K=1的圖是 ?！菊_答案】—1X和丫的摩爾百分數(shù)（或答：物質(zhì)的量的分數(shù)或物質(zhì)的量的百分數(shù)）；（2分）3—2 A （2 分）3—3 B （2 分）3—4 C （2 分）第4題（7分）已探明我國鎰礦儲量占世界第三位，但富礦僅點6.4%,每年尚需進口大量鎰礦石。有人設(shè)計了把我國的菱鎰礦（貧礦）轉(zhuǎn)化為高品位“菱鎰礦砂”的綠色工藝。該工藝首先將礦砂與硫酸銨一起焙燒，較佳條件是：投料比[（NH4）3SO4]/m[MnCOJ=1.；焙燒溫度450℃;焙燒時間1.5小時。.1 寫出焙燒反應(yīng)方程式：4.2 其次，將焙燒產(chǎn)物轉(zhuǎn)化為高品位的“菱鎰礦砂”寫出反應(yīng)方程式：4.3 若焙燒溫度過高或時間過長，將導(dǎo)致什么結(jié)果？4.4 從物料平衡角度看，生產(chǎn)過程中是否需要添加（加4）3s04?說明理由?！菊_答案】4—1 寫出焙燒反應(yīng)方程式：（NH4）2so4+MnC03=MnS04+2NH3t+C0』+H20t（1分）4—2 其次，將焙燒產(chǎn)物轉(zhuǎn)化為高品位的“菱鎰礦砂”寫出反應(yīng)方程式：TOC\o"1-5"\h\zMnS04+2NH3+C02+H20=（NH4）2S04+MnC0J （2分）4—3 若焙燒溫度過高或時間過長，將導(dǎo)致什么結(jié)果？MnS04,MnC03分解生成高價鎰的氧化物而導(dǎo)致鎰浸出率下降。 （2分）4—4 從物料平衡角度看，生產(chǎn)過程中是否需要添加。口4）2s04?說明理由。不需加。開始投料時0口4）2s04（132g?mol」）過量（MnC03,115g?mol」），反應(yīng)生成的NH3、C02以及?？?）2so4可循環(huán)利用。 （2分）第5題（6分）配制KI（0.100mol?L」）—13的水溶液，用0.100mol?L」Na3s303標準溶液測得c（p=4.85x10-3mol?L」。量取50.0mLKI-I溶液和50.0mLCCl4置于分液漏斗中振蕩達平衡，分液后測知CCl4相中c（p=2.60x10-3mol?L」。已知實驗溫度下CCl4從水溶液中萃取I3的分配比為85:1。求水溶液中I3+I-=I-3的平衡常數(shù)?！菊_答案】TOC\o"1-5"\h\z設(shè)萃取平衡時，水溶液中c（p為xc（J,CCl4）/c2lH0）=2.60x10-3mol?L」次=85x=2.60x10-3mol?L-1/85=3.0X10-5mol?L-1 （2分）水溶液中I2+I-=I3-平衡濃度（mol?L-1）I2：3.06x10-5；（1分）I-：0.100-2.22x10-3=0.098 （1分）I3-:（4.85-2.60）x10-3-3.06x10-5=2.22x10-3 （1分）K=2.22x10-3mol?L-1/0.098molL-1x3.06x10-5mol?L」=7.4x102L,mol-1（不寫單位不扣分） （1分）第6題（9分）潛在儲氫材料一一化合物人是第二周期兩種氫化物形成的路易斯酸堿對，是乙烷的等電子體，相對分子質(zhì)量30.87常溫下為白色晶體，穩(wěn)定而無毒。剛剛?cè)诨娜司徛尫艢錃?，轉(zhuǎn)變?yōu)榛衔?（乙烯的等電子體）。B不穩(wěn)定，易聚合成聚合物C（聚乙烯的等電子體）。C在155c釋放氫氣轉(zhuǎn)變?yōu)榫垡胰驳牡入娮芋w，其中聚合度為3的化合物0是苯的等電子體。高于500c時D釋放氫氣，轉(zhuǎn)變?yōu)榛衔铩辍ⅰ暧卸喾N晶型?！? 寫出人、B、C、D、￡的化學式。6—2化合物人轉(zhuǎn)變?yōu)镋各步釋放的氫氫占的質(zhì)量分數(shù)以及總共釋放的氫氣所占的質(zhì)量分數(shù)多大？6—3為使人再生，有人設(shè)計了化合物D在水蒸氣存在下與甲烷反應(yīng)，寫出化學方程式。6—1 寫出人、B、C、D、￡的化學式。A.H3B:NH3（或BNH6） B.H2B=NH2（或BNH4）CJqB—N%—1 D.那3H6E.BN （5分）6—2化合物人轉(zhuǎn)變?yōu)镋各步釋放的氫所占的質(zhì)量分數(shù)以及總共釋放的氫氣所占的質(zhì)量分數(shù)多大？AfB2.016/30.87=6.531（或0.06531）B—C2.016/28.85=6.988（或0.06988）DfE6.048/26.84=24.14（或0.2414）AfE6.048/30.87=19.59（或0.1959） （2分）6—3為使人再生，有人設(shè)計了化合物D在水蒸氣存在下與甲烷反應(yīng)，寫出化學方程式。3CH4+2（HBNH）3+6H2O=3CO2+6H3BNH3 （2分）第7題（11分）化合物人是近十年開始采用的鍋爐水添加劑。A的相對分子質(zhì)量90.10可形成無色晶體，能除去鍋爐水中溶解氧，并可使鍋爐壁鈍化?！?A是用碳酸二甲酯和一水合肼在70℃下合成的，收率80%。畫出人的結(jié)構(gòu)式。7—2 寫出合成A的反應(yīng)方程式。7-3低于135c時，A直接與溶解氧反應(yīng)，生成三種產(chǎn)物。寫出化學方程式。7-4高于135℃時，A先發(fā)生水解，水解產(chǎn)物再與氧反應(yīng)。寫出化學方程式。7—5化合物A能使鍋爐壁鈍化是基于它能將氧化鐵轉(zhuǎn)化為致密的四氧化三鐵。寫出化學方程式。7—6化合物人與許多金屬離子形成八面體配合物，例如血9（A）1+。結(jié)構(gòu)分析證實該配合物中的A和游離態(tài)的A相比，分子中原本等長的兩個鍵不再等長。畫出這種配合物的結(jié)構(gòu)簡圖（氫原子不需畫出），討論異構(gòu)現(xiàn)象?！菊_答案】7—1A是用碳酸二甲酯和一水合肼在70℃下合成的，收度80%。畫出人的結(jié)構(gòu)式。TOC\o"1-5"\h\z注：C—N—N角必須不是直線 （2分）7—2寫出合成A的反應(yīng)方程式。O=C（OCHJ+2HNNH9?HO=O=C（NHNH）+2CH0H+2H0 （1分）32222 223 27-3低于135℃時，A直接與溶解氧反應(yīng)，生成三種產(chǎn)物。寫出化學方程式。（N2H3）2CO+2O2=2N2+CO2+3H2O （1分）7-4高于135℃時，A先發(fā)生水解，水解產(chǎn)物再與氧反應(yīng)。寫出化學方程式。（N2H3）2CO+H2O=2N2H4+CO2 N2H4+O2=N2+2H2O （1分）7—5化合物人能使鍋爐壁鈍化是基于它能將氧化鐵轉(zhuǎn)化為致密的四氧化三鐵。寫出化學方程式。（N2H3）2cO+12Fe2O3=8Fe3O4+2N2+CO2+3H2O （2分）7—6化合物人與許多金屬離子形成八面體配合物，例如加9（A）3]2+。結(jié)構(gòu)分析證實該

配合物中的A和游離態(tài)的A相比，分子中原本等長的兩個鍵不再等長。畫出這種配合物的結(jié)構(gòu)簡圖（氫原子不需畫出），討論異構(gòu)現(xiàn)象。8-1氮化鉑的上述四種立方晶體在結(jié)構(gòu)上有什么共同點？8-2分別給出上述四種氮化鉑結(jié)構(gòu)的化學式。8-1氮化鉑的上述四種立方晶體在結(jié)構(gòu)上有什么共同點？8-2分別給出上述四種氮化鉑結(jié)構(gòu)的化學式。（2分）有一對經(jīng)式、面式異構(gòu)體（幾何異構(gòu)體）（1分）它們分別有一對對映異構(gòu)體（手性異構(gòu)體）（1分）（畫不畫異構(gòu)體的結(jié)構(gòu)不影響得分。）第8題（9分）超硬材料氮化鉑是近年來的一個研究熱點。它是在高溫、超高壓條件下合成的（50Gpa、2000K）。由于相對于鉑，氮原子的電子太少，衍射強度大弱，單靠X-射線衍射實驗難以確定氮化鉑晶體中氮原子數(shù)和原子坐標，2004年以來，先后提出過氮化鉑的晶體結(jié)構(gòu)有閃鋅礦型、巖鹽型（NaCl）和螢石型，2006年4月11日又有人認為氮化鉑的晶胞如下圖所示（圖中的白球表示氮原子，為便于觀察，該圖省略了一些氮原子）。結(jié)構(gòu)分析證實，氮是四配位的，而鉑是六配位的；Pt—N鍵長均為209.6pm，N—N鍵長均為142.0pm（對比:N2分子的鍵長為110.0pm）。8-3試在圖上挑選一個氮原子，不添加原子，用粗線畫出所選氮原子的配位多面體。8—4 請在本題的附圖上添加六個氮原子。忝加的氧請盡可能靠前）。8—18—28—3氮化鉑的上述四種立方晶體結(jié)構(gòu)上有什么共同點？鉑原子面心立方最密堆積。 （2分）分別給出上述四種氮化鈣結(jié)構(gòu)的化學式。依次為8—4 請在本題的附圖上添加六個氮原子。忝加的氧請盡可能靠前）。8—18—28—3氮化鉑的上述四種立方晶體結(jié)構(gòu)上有什么共同點？鉑原子面心立方最密堆積。 （2分）分別給出上述四種氮化鈣結(jié)構(gòu)的化學式。依次為PtN、PtN2、PtN2 （2分）試在圖上挑選一個氮原子，不添加原子，用粗線畫出所選氮原子的配位多面體。（3分）8—4請在本題的附圖上添加六個氮原子。忝加的氮請盡可能靠前）。（2分）第9題（10分）環(huán)磷酰胺是目前臨床上常用的抗腫瘤藥物，國內(nèi)學者近年打破常規(guī)，合成了類似化合物，其毒性比環(huán)磷酰胺小，若形成新藥，可改善病人的生活質(zhì)量，其中有一個化合物的合成路線如下，請完成反應(yīng)，寫出試劑或中間體的結(jié)構(gòu)。6類似化合物，其毒性比環(huán)磷酰胺小，若形成新藥，可改善病人的生活質(zhì)量，其中有一個化合物的合成路線如下，請完成反應(yīng)，寫出試劑或中間體的結(jié)構(gòu)。6注：NBS即N-溴代丁二酰亞胺。【正確答案】niL<i*>：，niL<i*>：，...h—mk: 上I?二耐對。其也可■;，；力F-HCI「分）（3*）第10題（10分）以氯苯為起始原料，用最佳方法合成1—溴一3一氯苯（限用具有高產(chǎn)率的各反應(yīng)，標明合成的各個步驟）?！菊_答案】6個中間物每個1分，共6班號步的試劑口一5禽共4為（用代替即5得分相同）第11題（11分）磷化硼是一種受到高度關(guān)注的耐磨涂料，它可用作金屬的表面保護層。磷化硼可由三溴化硼和三溴化磷在氫氣中高溫反應(yīng)合成。11-1寫出合成磷化硼的化學反應(yīng)方程式。11-2分別畫出三溴化硼分子和三溴化磷分子的結(jié)構(gòu)。11-3磷化硼晶體中磷原子作立方最密堆積，硼原子填入四面體空隙中。畫出磷化硼的正當晶胞示意圖。11-4已知磷化硼的晶胞參數(shù)a=478pm,計算晶體中硼原子和磷原子的核間距（）11-5畫出磷化硼正當晶胞沿著體對角線方向的投影（用實線圓圈表示P原子的投影，用虛線圓圈表示8原子的投影）。

【正確答案】11-1寫出合成磷化硼的化學反應(yīng)方程式。BBr3+PBr3+3H2=BP+6HBr （1分）平面三角形11-2分別畫出三溴化硼分子和三溴化磷分子的結(jié)構(gòu)。平面三角形（畫不畫磷上的孤對電子不影響得分）11-3磷化硼晶體中磷原子作立方最密堆積，硼原子填入四面體空隙中。畫出磷化硼的正當晶胞示意圖。三角錐 （2分）11-3磷化硼晶體中磷原子作立方最密堆積，硼原子填入四面體空隙中。畫出磷化硼的正當晶胞示意圖。11-4已知磷化硼的晶胞參數(shù)a=478pm,計算晶體中硼原子和磷原子的核間距（九）。d 1A/3a1v3478pm207pmbp4 4或d ：1<2a）2 （L）2]21<3a207478pm207pm（2分）bp4 4 4畫出磷化硼正當晶胞沿著體對角線方向的投影（用實線圓圈表示P原子的投影，用畫出磷化硼正當晶胞沿著體對角線方向的投影（用實線圓圈表示P原子的投影，用11—58的冷疑器(condense),冷凝物由管路？流出。在B中合成的甲醇和剩余反應(yīng)物的混合物經(jīng)？進入25c凝器，甲醇冷凝后經(jīng)管路？流出，其密度為0.791g?mL412—1 分別寫出在步驟A和步驟B中所發(fā)生的化學反應(yīng)的方程式。12-2假定：所有氣體皆為理想氣體，在步驟A和B中完全轉(zhuǎn)化，氣液在冷凝器中完全分離，計算經(jīng)步驟A和步驟B后，在一秒鐘內(nèi)剩余物的量。12-3 實際上，在步驟B中CO的轉(zhuǎn)化率只有三分之二。計算在管路⑥中CO、H2和CH30H的分壓(總壓強為10.0MPa)。12-4 當甲醇反應(yīng)器足夠大，反應(yīng)達到平衡，管路⑥中的各氣體的分壓服從議程I, p(CHOH)p2K 3p p(CO) p2(H)2式中P00.100MPa，計算平衡常數(shù)Kp。鄭重聲明；本試題的版權(quán)屬中國化學會所有，不經(jīng)中國化學會化學競賽負責入受權(quán)，任何入不得翻印、不得在出版物或互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)站上轉(zhuǎn)載、飯賣、贏利，違者必究?！菊_答案】12-1 分別寫出在步驟A和步驟B中所發(fā)生的化學反應(yīng)的方程式。CH4(g)+H2O(g)=CO(g)+3H2(g) (1分)CO(g)+2H2(g)=CH30H(g) (1分)12-2假定：所有氣體皆為理想氣體，在步驟A和B中完全轉(zhuǎn)化，氣液在冷凝器中完