中国化学会第21届(2007年)全国高中学生化学竞赛(省级赛区)试题和答案.doc

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1、Four short words sum up what has lifted most successful individuals above the crowd: a little bit more.-author-date中国化学会第21届(2007年)全国高中学生化学竞赛(省级赛区)试题和答案波波化学竞赛工作室中国化学会第21届（2007年）全国高中学生化学竞赛（省级赛区）试题（时间：3小时 满分：100分）题 号1234567891011总分满 分12610710128410129100H1.008相对原子质量He4.003Li6.941Be9.012B10.81C12.01N14

2、.01O16.00F19.00Ne20.18Na22.99Mg24.31Al26.98Si28.09P30.97S32.07Cl35.45Ar39.95K39.10Ca40.08Sc44.96Ti47.88V50.94Cr52.00Mn54.94Fe55.85Co58.93Ni58.69Cu63.55Zn65.39Ga69.72Ge72.61As74.92Se78.96Br79.90Kr83.80Rb85.47Sr87.62Y88.91Zr91.22Nb92.91Mo95.94Tc98Ru101.1Rh102.9Pd106.4Ag107.9Cd112.4In114.8Sn118.7Sb121.

3、8Te127.6I126.9Xe131.3Cs132.9Ba137.3LaLuHf178.5Ta180.9W183.8Re186.2Os190.2Ir192.2Pt195.1Au197.0Hg200.6Tl204.4Pb207.2Bi209.0Po210At210Rn222Fr223Ra226AcLrRfDbSgBhHsMtDsRg第第题（12分）1Si4OHSiO442H2（1分） SiO444H2OSi(OH)44OH（1分）若写成Si2OHH2OSiO322H2 SiO323H2OSi(OH)42OH，也得同样的分。但写成Si4H2OSi(OH)42H2不得分。写不写（沉淀）和（气体）不

4、影响得分。2不能。（1分）经典共价键理论认为原子之间通过共享电子对而成键。C为第二周期元素，只有4个价层轨道，最多形成4个共价键。（1分）理由部分：答“C原子无2d轨道，不能形成sp3d杂化轨道”，得1分；只答“C原子没有2d轨道”，得0.5分；只答“C原子有4个价电子”，得0.5分；答CH5中有一个三中心二电子键，不得分（因按三中心二电子键模型，CH5离子的CH键不等长）。3A或质子酸（2分）多选或错选均不得分。4C26H30（2分，分子式不全对不得分）5有（1分）63种（1分，答错不得分）7有（1分）8无（1分）题（12分）通常，硅不与水反应，然而，弱碱性水溶液能使一定量的硅溶解，生成Si

5、(OH)4。1已知反应分两步进行，试用化学方程式表示上述溶解过程。早在上世纪50年代就发现了CH5的存在，人们曾提出该离子结构的种种假设，然而，直至1999年才在低温下获得该离子的振动转动光谱，并由此提出该离子的如下结构模型：氢原子围绕着碳原子快速转动；所有CH键的键长相等。2该离子的结构能否用经典的共价键理论说明？简述理由。3该离子是（ ）A 质子酸 B 路易斯酸 C 自由基 D 亲核试剂2003年5月报道，在石油中发现一种新的烷烃分子，因其结构类似于金刚石，被称为“分子钻石”，若能合成，有可能用作合成纳米材料的理想模板。该分子的结构简图如下：4该分子的分子式为 ；5该分子有无对称中心？ ；

6、6该分子有几种不同级的碳原子？ ；7该分子有无手性碳原子？ ；8该分子有无手性？ 。第第题（6分）A： B：（每式3分）对每一式，只写对原子之间的连接顺序，但未标对价电子分布，只得1分；未给出立体结构特征不扣分；未标出同位素符号不扣分，但B中将星号标错位置扣0.5分。题（6分）羟胺和用同位素标记氮原子（N*）的亚硝酸在不同介质中发生反应，方程式如下：NH2OHHN*O2AH2O NH2OHHN*O2BH2OA、B脱水都能形成N2O，由A得到N*NO和NN*O，而由B只得到NN*O。请分别写出A和B的路易斯结构式。第第题（10分）1AcBCbABaCA（5分）大写字母要体现出Cl层作立方最密堆积

7、的次序，镁离子与空层的交替排列必须正确，镁离子层与氯离子层之间的相对位置关系（大写字母与小写字母的相对关系）不要求。必须表示出层型结构的完整周期，即至少写出包含6个大写字母、3个小写字母、3个空层的排列。若只写对含4个大写字母的排列，如“AcBCbA”，得2.5分。2m/VZMMgCl2/VNAZMMgCl2/ac2sin120NAZac2sin120NA/MMgCl22.35103(363.631012)2(1766.631012)0.8666.0221023(95.21103)3.01每个晶胞含有3个“MgCl2”单元。（3分）Z的表达式对，计算过程修约合理，结果正确（Z3.003.02，

8、指出单元数为整数3），得3分。Z的表达式对，但结果错，只得1分。NaCl型或岩盐型（2分）题（10分）X射线衍射实验表明，某无水MgCl2晶体属三方晶系，呈层型结构，氯离子采取立方最密堆积（ccp)，镁离子填满同层的八面体空隙；晶体沿垂直于氯离子密置层的投影图如下。该晶体的六方晶胞的参数：a363.63pm，c1766.63pm；晶体密度2.35gcm3。1以“”表示空层，A、B、C 表示Cl离子层，a、b、c表示Mg2离子层，给出该三方层型结构的堆积方式。2计算一个六方晶胞中“MgCl2”的单元数。3假定将该晶体中所有八面体空隙皆填满Mg2离子，将是哪种晶体结构类型? 第题（10分）1AcB

9、CbABaCA（5分）大写字母要体现出Cl层作立方最密堆积的次序，镁离子与空层的交替排列必须正确，镁离子层与氯离子层之间的相对位置关系（大写字母与小写字母的相对关系）不要求。必须表示出层型结构的完整周期，即至少写出包含6个大写字母、3个小写字母、3个空层的排列。若只写对含4个大写字母的排列，如“AcBCbA”，得2.5分。2m/VZMMgCl2/VNAZMMgCl2/ac2sin120NAZac2sin120NA/MMgCl22.35103(363.631012)2(1766.631012)0.8666.0221023(95.21103)3.01每个晶胞含有3个“MgCl2”单元。（3分）Z的

10、表达式对，计算过程修约合理，结果正确（Z3.003.02，指出单元数为整数3），得3分。Z的表达式对，但结果错，只得1分。NaCl型或岩盐型（2分）第第题（7分）根据所给数据，作图如下：由图可见，样品的质量损失与其中A的质量分数呈线性关系，由直线外推至A的质量分数为100%，即样品为纯A，可得其质量损失为37.0%。作图正确，外推得纯A质量损失为（37.00.5）%，得4分；作图正确，得出线性关系，用比例法求出合理结果，也得4分；仅作图正确，只得2分。样品是热稳定性较差的无水弱酸钠盐，在常见的弱酸盐中，首先考虑碳酸氢钠，其分解反应为：2NaHCO3Na2CO3H2OCO2该反应质量损失分数为(

11、44.018.0)/(284.0)36.9%，与上述外推所得数据吻合。化合物A的化学式是NaHCO3。根据所给条件并通过计算质量损失，答对NaHCO3得3分。答出NaHCO3但未给出计算过程，只得1分。其他弱酸钠盐通过计算可排除，例如Na2CO3质量损失分数为41.5%，等等。题（7分）化合物A是一种热稳定性较差的无水的弱酸钠盐。用如下方法对其进行分析：将A与惰性填料混合均匀制成样品，加热至400，记录含A量不同的样品的质量损失（%），结果列于下表：样品中A的质量分数/20507090样品的质量损失/7.418.525.833.3利用上述信息，通过作图，推断化合物A的化学式，并给出主要计算过程

12、。第第题（10分）1氯化苄分析过程的反应方程式：C6H5CH2ClNaOHC6H5CH2OHNaCl NaOHHNO3NaNO3H2O（此式不计分）AgNO3NaClAgClNaNO3 NH4SCNAgNO3AgSCNNH4NO3Fe3SCNFe(SCN)2（4分）每式1分；写出正确的离子方程式也得满分；最后一个反应式写成Fe33SCNFe(SCN)3也可。2样品中氯化苄的摩尔数等于AgNO3溶液中Ag的摩尔数与滴定所消耗的NH4SCN的摩尔数的差值，因而，样品中氯化苄的质量分数为M(C6H5CH2Cl)0.1000(25.006.75)/255126.60.1000(25.006.75)/2

13、55100%91%（2分）算式和结果各1分；若答案为90.6，得1.5分（91%相当于三位有效数字，90.6相当于四位有效数字）。3测定结果偏高的原因是在甲苯与Cl2反应生成氯化苄的过程中，可能生成少量的多氯代物C6H5CHCl2和C6H5CCl3，反应物Cl2及另一个产物HCl在氯化苄中也有一定的溶解，这些杂质在与NaOH反应中均可以产生氯离子，从而导致测定结果偏高。（2分）凡答出由以下情况导致测定结果偏高的均得满分：多氯代物、Cl2和HCl；多氯代物和Cl2；多氯代物和HCl；多氯代物。凡答出以上任何一种情况，但又提到甲苯的，只得1分。若只答Cl2和/或HCl的，只得1分。4不适用。（1分

14、）氯苯中，Cl原子与苯环共轭，结合紧密，难以被OH交换下来。（1分）氯苯与碱性水溶液的反应须在非常苛刻的条件下进行，而且氯苯的水解也是非定量的。题（分）甲苯与干燥氯气在光照下反应生成氯化苄，用下列方法分析粗产品的纯度：称取0.255g样品，与25mL 4molL1氢氧化钠水溶液在100mL圆底烧瓶中混合，加热回流1小时；冷至室温，加入50mL 20%硝酸后，用25.00mL 0.1000molL1硝酸银水溶液处理，再用0.1000molL1 NH4SCN水溶液滴定剩余的硝酸银，以硫酸铁铵为指示剂，消耗了6.75mL。1写出分析过程的反应方程式。2计算样品中氯化苄的质量分数（%）。3通常，上述测

15、定结果高于样品中氯化苄的实际含量，指出原因。4上述分析方法是否适用于氯苯的纯度分析？请说明理由。第第题（分）1HA在水中存在如下电离平衡：HAHA Ka1.00104据题意，得如下3个关系式：HAA3.05103molL1 HA.HA1.00104 HA 三式联立，解得：H5.05104molL1AH5.05104molL1，HA2.55103molL1，OH1.981011molL1，pHlogH3.2973.30（4分）计算过程合理得1.5分；每个物种的浓度0.5分；pH 0.5分。2HA的二聚反应为：2HA(HA)2平衡常数Kdim(HA)2/HA2苯相中，HA的分析浓度为2(HA)2H

16、AB3.96103molL1根据苯水分配常数KDHAB/HAW1.00得HABHAW2.55103molL1(HA)27.05104molL1Kdim(HA)2/HA27.05104/(2.55103)21.08102（4分）计算过程合理得2分；单体及二聚体浓度正确各得0.5分；平衡常数正确得1分（带不带单位不影响得分）。3HA的摩尔质量为(1.006.021023)/(3.851021)156(g/mol)，根据所给信息，推断HA是氯代苯甲酸。（2分）15677(C6H5)45(羧基)34，苯环上可能有氯，于是有15676(C6H4)45(羧基)35，因此HA是氯代苯甲酸。推算合理和结论各1

17、分。4解释HA在苯中发生二聚的原因，画出二聚体的结构。在苯中，氯代苯甲酸相互作用形成分子间氢键；二聚体结构如下：（2分）原因与结构各1分。题（12分）在给定实验条件下，一元弱酸HA在苯(B)和水(W)中的分配系数KDHAB/HAW1.00。已知水相和苯相中HA的分析浓度分别为3.05103和3.96103molL1。在水中，HA按HAHA解离，Ka1.00104；在苯中，HA发生二聚：2HA（HA）2。1计算水相中各物种的浓度及pH。2计算化合物HA在苯相中的二聚平衡常数。3已知HA中有苯环，l.00g HA含3.851021个分子，给出HA的化学名称。4解释HA在苯中发生二聚的原因，画出二聚

18、体的结构。第第题（8分）1A：第一次放热：4KClO3(s)3KClO4(s)KCl(s) H144kJ/mol第二次放热：KClO4(s)KCl(s)2O2(g) H4kJ/mol每个方程式1分。方程式写错，不得分；未标或标错物态，扣0.5分；未给出H或算错，扣0.5分。第一次放热过程，在上述要求的方程式外，还写出2KClO3(s)2KCl(s)3O2(g)，不扣分。B：第一次放热、第二次放热反应的热化学方程式均与A相同。（给出此说明，得分同A）若写方程式，评分标准同A。C：2KClO3(s)2KCl(s)3O2(g) H78kJ/mol（6分）方程式2分。方程式写错，不得分；未标或标错物态

19、，扣0.5分；未给出或算错，扣0.5分。2具有轻微刺激性气味的气体可能是Cl2。（1分）实验方案：将气体通入HNO3酸化的AgNO3溶液，有白色沉淀生成（0.5分）；使气体接触湿润的KI淀粉试纸，试纸变蓝色（0.5分）。若答气体为O3和/或ClO2，得1分；给出合理的确认方案，得1分。题（8分）KClO3热分解是实验室制取氧气的一种方法。KClO3在不同条件下热分解结果如下：实验反应体系第一放热峰温度/第二放热峰温度/AKClO3400480BKClO3Fe2O3360390CKClO3MnO2350已知：K(s)1/2Cl2(g)KCl(s) H(1)437kJmol1K(s)1/2Cl2(

20、g)3/2O2(g)KClO3(s) H(2)398kJmol1K(s)1/2Cl2(g)2O2(g)KClO4(s) H(3)433kJmol11根据以上数据，写出上述三个体系对应的分解过程的热化学方程式。2用MnO2催化KClO3分解制得的氧气有轻微的刺激性气味。推测这种气体是什么，并提出确认这种气体的实验方案。第第题（4分）1操作步骤：第一步：将反应混合物倾入（冰）水中，搅拌均匀，分离水相和有机相；（0.5分）第二步：水相用乙酸乙酯等极性有机溶剂萃取23次后，取水相；（0.5分）第三步：浓缩水相，得到C的粗产品。（1分）理论依据：C是季铵盐离子性化合物，易溶于水，而A和B都是脂溶性化合物

21、，不溶于水。（1分)未答出水相用有机溶剂萃取，不得第二步分；未答浓缩水相步骤，不得第三步分；未答出C是季铵盐离子性化合物或未答出A和B都是脂溶性化合物，扣0.5分。2A含叔胺官能团，B为仲卤代烷，生成C的反应是胺对卤代烷的亲核取代反应。（1分）只要答出取代反应即可得1分。题（4分）用下列路线合成化合物C：反应结束后，产物中仍含有未反应的A和B。1请给出从混合物中分离出C的合理操作步骤；简述操作步骤的理论依据。2生成C的反应属于哪类基本有机反应类型？第第题（10分）1A：KMnO4或K2Cr2O7或其他合理的氧化剂；MnO2、PCC、PDC、Jones试剂等不行。B： C： D： G：A、B、C

22、、D、和G每式1分。化合物B只能是酸酐，画成其他结构均不得分；化合物C画成也得1分；化合物D只能是二醇，画成其他结构均不得分；化合物G画成或只得0.5分2由E生成F的反应属于加成反应；由F生成G的反应属于缩合反应。（各1分）由E生成F的反应答为其他反应的不得分；由F生成G的反应答为“分子间消除反应”也得满分，答其他反应的不得分。3G的所有光活异构体（3分） 应有三个结构式，其中前两个为内消旋体，结构相同，应写等号或只写一式；三个结构式每式1分；如果将结构写成4个，而没有在内消旋体之间写等号的，或认为此内消旋体是二个化合物的扣0.5分；如果用如下结构式画G的异构体，4个全对，得满分。每错1个扣1

23、分，最多共扣3分。： ： 题（10分）根据文献报道，醛基可和双氧水发生如下反应：为了合成一类新药，选择了下列合成路线：1请写出A的化学式；画出B、C、D和缩醛G的结构式。2由E生成F和由F生成G的反应分别属于哪类基本有机反应类型。3请画出化合物G的所有光活异构体。第第题（12分）1（2分，画成其他结构均不得分）2（2分，画成其他结构均不得分）化合物B与水反应的化学方程式：3H2O 3HClO（3分）或C3N3O3Cl33H2OC3N3O3H33HClO方程式未配平得1.5分；产物错不得分。 （2分，每个结构式1分）43 3NH3或3CO(NH2)2C3N3O3H33NH3方程式未配平只得1.5

24、分；产物错不得分。题（12分）尿素受热生成的主要产物与NaOH反应，得到化合物A（三钠盐)。A与氯气反应，得到化合物B，分子式C3N3O3Cl3。B是一种大规模生产的化工产品，全球年产达40万吨以上，我国年生产能力达5万吨以上。B在水中能持续不断地产生次氯酸和化合物C，因此广泛用于游泳池消毒等。1画出化合物A的阴离子的结构式。2画出化合物B的结构式并写出它与水反应的化学方程式。3化合物C有一个互变异构体，给出C及其互变异构体的结构式。4写出上述尿素受热发生反应的配平的化学方程式。第第题（9分）1A的结构式：（1分）A的结构，必须画出四元环并九元环的并环结构形式；未画出并环结构不得分；甲基位置错

25、误不得分。C的结构式：（1分）C的结构，必须画出四元环并九元环的结构形式；未画出并环结构不得分；环内双键的构型画成顺式不得分，取代基位置错误不得分。C的异构体的结构式：（1分）C异构体的结构，必须画出四元环并九元环的结构形式；未画出并环结构不得分；环内双键的构型画成反式不得分；取代基位置错误不得分。2石竹烯的结构式：（2分）石竹烯的结构式，必须画出四元环并九元环的结构形式；未画出并环结构不得分；结构中有二个双键，一个在环内，一个在环外；九元环内的双键的构型必须是反式的；双键位置正确得满分；双键位置错误不得分；甲基位置错误不得分。异石竹烯的结构式：（2分）异石竹烯的结构式，必须画出四元环并九元环

26、的结构形式；未画出并环结构不得分；结构中有二个双键，一个在环内，一个在环外；九元环内的双键的构型必须是顺式的；双键位置正确得满分；双键位置错误不得分；甲基位置错误不得分。3环内双键构型不同，石竹烯九元环中的双键构型为反式的，异石竹烯九元环中的双键构型为顺式的。石竹烯和异石竹烯的结构差别：必须指出石竹烯九元环中的双键构型为反式的，异石竹烯九元环中的双键构型为顺式的；主要差别在于环内双键构型的顺反异构；只要指出双键构型的顺反异构就得满分，否则不得分。题（9分）石竹烯（Caryophyllene，C15H24)是一种含有双键的天然产物，其中一个双键的构型是反式的，丁香花气味主要是由它引起的。可从下面的反应推断石竹烯及其相关化合物的结构。反应1：石竹烯C15H28反应2：石竹烯HCHO反应3：石竹烯C（C15H26O）反应4：C（C15H26O）石竹烯的异构体异石竹烯在反应1和反应2中也分别得到产物A和B，而在经过反应3后却得到了产物C的异构体，此异构体在经过反应4后仍得到了产物D。1在不考虑反应生成手性中心的前提下，画出化合物A、C以及C的异构体的结构式；2画出石竹烯和异石竹烯的结构式；3指出石竹烯和异石竹烯的结构差别。郑重声明：本试卷的版权属中国化学会所有答案及评分标准今年起只提供pdf可打印文件，需要Word文件进入QQ群，详细：-