全国高中学生化学竞赛初赛试题与试题分析1997-2008教学文案.doc

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1、Good is good, but better carries it.精益求精，善益求善。全国高中学生化学竞赛初赛试题与试题分析1997-2008-全国高中学生化学竞赛(初赛)试题汇编试题与试题分析（2009年11月4日收集整理）l 竞赛时间3小时。迟到超过30分钟者不能进考场。开始考试后1小时内不得离场。时间到，把试卷（背面前上）放在桌面上，立即起立撤离考场。l 试卷装订成册，不得拆散。所有解答必须写在站定的方框内，不得用铅笔填写。草稿纸在最后一页。不得持有任何其他纸张。l 姓名、报名号和所属学校必须写在首页左侧指定位置，写在其他地方者按废卷论。允许使用非编程计算器以及直尺等文具。2005

2、年全国高中学生化学竞赛试题及答案和评分标准第1题（9分）用粒子撞击铋209合成了砹211。所得样品中砹211的浓度108mol/L，砹211同位素半衰期较长，足以用它来研究砹的化学性质。1-1 写出合成砹的核反应方程式。（2分）1-2 已知室温下用CCl4萃取I2的分配系数为cI2(CCl4)/cI2(H2O)=84，预计用CCl4萃取AtI的分配系数cAtI(CCl4)/cAtI(H2O),800（填,Br3Cl3。（1.5分）1-4 在AtI中加入I2和I的混合溶液，滴加AgNO3溶液，发现所得沉淀中只有AgI而没有共沉淀的AgAt（如果有AgAt，必然会被共沉淀），然而在上述产物中加入P

3、b(IO3)2却发现有砹的共沉淀。写出有关化学方程式，解释上述实验现象。AtI+2I2+5Ag+3H2O=5AgI+AtO3+6H+（把I2改为I3-也可，但仍应配平）AtO3与Pb(IO3)2共沉淀。（写出方程式2分）（总3分）1-5 已知室温下ICH2COOH的pKa=3.12，由此可推断AtCH2COOH的pKa3.12（填,或）；理由是：AtCH2COOH分子中的砹的吸电子效应比ICH2COOH中的碘小。（1分）第2题（12分）为纪念1905年爱因斯坦连续发表6篇论文导致物理学大变革100周年，今年被定为国际物理年。本题涉及的“热电效应”机理也是爱因斯坦首先阐释的，即他提出的被后人称为

4、“爱因斯坦振荡器”的独立振荡原子与温度关系的模型。2-1 左上图是热电效应之一的图解。给出图中所有英文单词（或词组）及物理学符号的意义，并为此图写一篇不超过200字（包括标点符号等）的说明文。input输入hot热（端）cold冷（端）heatflow热流I电流强度nn型半导体pp型半导体i+正电流(各0.25分)向热电材料构成的半导体的n-p结的远端输入外电流，半导体发生空穴导电，电流流经n-p结时发生复合，外电流输入的能量转化为热流，使n-p结的温度越来越低，而其远端的温度越来越高，即有类似冰箱制冷的效应。(4分)2-2 右上图是化学家合成的能实现热电效应的一种晶体的晶胞模型。图中的大原子

5、是稀土原子，如镧；小原子是周期系第五主族元素，如锑；中等大小的原子是周期系VIII族元素，如铁。按如上结构图写出这种热电晶体的化学式。给出计算过程。提示：晶胞的6个面的原子数相同。设晶体中锑的氧化态为1，镧的氧化态为+3，问：铁的平均氧化态多大？化学式LaFe4Sb12（2分）（写La2Fe8Sb24扣1分）铁的氧化态9/4=2.25（1分）计算化学式的过程如下：晶胞里有2个La原子（处于晶胞的顶角和体心）；有8个Fe原子（处于锑形成的八面体的中心）；锑八面体是共顶角相连的，平均每个八面体有6/23个锑原子，晶胞中共有8个八面体，8x3=24个锑原子；即：La2Fe8Sb24。其他合理过程也可

6、。（3分）第3题（10分）等摩尔的丙酮和过氧化氢混合，在盐酸催化下生成白色粉末A和水，反应进行完全，产物分子总数是反应物分子总数的2/3。A在撞击、摩擦和加热时发生爆炸，被称为熵炸弹。3-1 A分子中氧的化学环境相同。画出A的立体结构（H原子不必画出）。3-2 A发生爆炸生成丙酮等物质，并不燃烧起火。写出爆炸的反应方程式。3-3 为什么A被称为“熵炸弹”？合成A是十分危险的，不慎会在合成时瞬即发生爆炸，例如，温度稍高，反应将生成A的同系物B，B的相对分子质量为A的2/3。画出B的结构；B比A更容易爆炸，应如何从结构上理解？（注：在H2O2分子中的HOO夹角约95oC，面夹角约112oC。）3-

7、1参考图：(注：分子中C-O-O-C不在一个平面上)（4分）3-2 C9H18O6=3+O3(或3/2O2)（2分）爆炸反应不是燃烧反应，能量改变不大，是由于生成大量气态小分子导致的熵增加效应，因而称为“熵炸弹”。（1分）参考图：B是双聚分子，分子的六元环不能满足过氧团的正常键角（C-O-O-C面间角和C-O-O键角）的需要，导致分子张力太大而不稳定。（3分）第4题（6分）本题涉及3种组成不同的铂配合物，它们都是八面体的单核配合物，配体为OH和/或Cl。4-1PtCl45H2O的水溶液与等摩尔NH3反应，生成两种铂配合物，反应式为：2H2PtCl4(OH)2+2NH3=(NH4)2PtCl6+

8、H2PtCl2(OH)4或H2PtCl6+(NH4)2PtCl2(OH)4或NH4HPtCl6+NH4HPtCl2(OH)4（3分）4-2BaCl2PtCl4和Ba(OH)2反应（摩尔比2:5），生成两种产物，其中一种为配合物，该反应的化学方程式为：2BaPtCl6+5Ba(OH)2=2BaPtCl(OH)5+5BaCl2（3分）翻印无效第5题（8分）气态废弃物中的硫化氢可用下法转化为可利用的硫：配制一份电解质溶液，主要成分为:K4Fe(CN)6(200g/L)和KHCO3(60g/L)；通电电解，控制电解池的电流密度和槽电压，通入H2S气体。写出相应的反应式。已知：y(Fe(CN)63/Fe

9、(CN)64)=0.35V;KHCO3溶液中的(H+/H2)0.5V;(S/S2-)0.3V阳极反应：Fe(CN)64e=Fe(CN)63（2分）阴极反应：2HCO3+2e=2CO32+H2（2分）涉及硫化氢转化为硫的总反应：2Fe(CN)63+2CO32+H2S=2Fe(CN)64+2HCO3+S（4分）第6题（13分）写出下列反应的每步反应的主产物（A、B、C）的结构式；若涉及立体化学，请用Z、E、R、S等符号具体标明。B是两种几何异构体的混合物。AB和C对应于E式E-和对应于Z-式Z-A式1分；B式4分（每式1分,标示各1分）；C式8分（每式1分，标示各0.5分）对应错误或标示错误均不得

10、分。第7题（8分）7-1给出下列四种化合物的化学名称：A.B.A的名称：N,N-二甲基甲酰胺B的名称：乙二醇二甲醚C.D.每个0.5分C的名称：丁内酰胺或吡咯烷酮D的名称：二甲亚砜总2分或2氧代四氢吡咯7-2常用上述溶剂将芳香烃和丁二烯等化工原料从石油馏分中抽提出来，请简要说明它们的作用原理。芳香烃和丁二烯等有离域键，分子中的电子容易被这些极性溶剂诱导极化，因而溶解于其中，使它们与烷烃分离。（3分）7-3选出下列顺磁性物种（用物种前面的字母表示）:A.Cr(H2O)62+B.Fe(CO)5C.N2O-ON2D.N(C6H4OCH3)3+顺磁性物种是：A;D.(3分)第8题（12分）LiCl和K

11、Cl同属NaCl型晶体，其熔点分别为614和776。Li+、K+和Cl-的半径分别为76pm、133pm和181pm。在电解熔盐LiCl以制取金属锂的生产工艺中，加入适量的KCl晶体，可使电解槽温度下降至400，从而使生产条件得以改善。8-1简要说明加入熔点高的KCl反而使电解温度大大下降的原因；熔点降低效应；或形成有低共熔点的二元体系；或固相不互溶，而在液相中产生混合熵。(2分：三者中答出任一者可得2分)8-2有人认为，LiCl和KCl可形成固溶体（并画出了“固溶体的晶胞”）。但实验表明，液相LiCl和KCl能以任意比例混溶而它们的固相完全不混溶（即不能生成固溶体！）。请解释在固相中完全不混

12、溶的主要原因。在固相中，离子呈周期性排列，对“相似相溶”的“相似条件”的要求比液相中严格得多。LiCl和KCl的结构型式相同，Li+和K+的电价相等，Li和K的电负性差别也有限。显然，两个组分在固相中完全不互溶源于Li+和K+的半径差别太大。（2分，关键要回答出最后一句话）8-3写出计算LiCl和KCl两种晶体密度之比的表达式(须包含离子半径的符号)；(2分)只写出最后的表达式也可8-4在KCl晶体中，K+离子占据由Cl-离子围成的八面体空隙，计算相距最近的八面体空隙中心之间的距离。=(133+181)2pm444pm(2分；方法正确但结果算错扣0.5分)8-5实验证明，即使产生了阳离子空位，

13、KCl晶体在室温下也不导电。请通过计算加以说明。可按如下思路说明：离子晶体能够导电是由于离子离开原位而迁移到距离最近的空位所致。迁移中必须经过由异号离子围成的最小窗孔。比较离子半径和窗孔的大小，可判断能否发生迁移，即能否成为快离子导体。取体积为KCl正当晶胞体积1/8的小立方体（见图）来考虑。三个分布在正当晶胞0，0，0；1/2，0，1/2；0，1/2，1/2位置的Cl-围成的三角形半径为：该半径远小于K+的半径,K+不能穿过此窗口，因而KCl晶体不能成为固体离子导体。大白球为Cl-,黑球为K+,虚线球为空位（4分；思路和方法正确但计算结果错误可得2分）。第9题（12分）一种鲜花保存剂(pre

14、servativeofcutflowers)B可按以下方法制备:把丙酮肟、溴乙酸、氢氧化钾混合在1,4-二氧六环(溶剂)中反应，酸化后用乙醚提取，蒸去乙醚后经减压蒸馏析离出中间产物A，A用1:1盐酸水溶液水解，水解液浓缩后加入异丙醇（降低溶解度），冷却，即得到晶态目标产物B，B的熔点152153oC(分解)，可溶於水，与AgNO3溶液形成AgCl沉淀。用银定量法以回滴方式(用NH4SCN回滴过量的AgNO3)测定目标产物B的相对分子质量，实验过程及实验数据如下：(1)用250毫升容量瓶配制约0.05mol/L的AgNO3溶液，同时配置250mL浓度相近的NH4SCN溶液。(2)准确称量烘干的N

15、aCl207.9mg，用100毫升容量瓶定容。(3)用10毫升移液管移取上述AgNO3溶液到50毫升锥瓶中，加入4mL4mol/LHNO3和1mL饱和铁铵矾溶液,用NH4SCN溶液滴定，粉红色保持不褪色时为滴定终点，三次实验的平均值为6.30mL。(4)用10毫升移液管移取NaCl溶液到50毫升锥瓶中，加入10mLAgNO3溶液、4mL4mol/LHNO3和1mL饱和铁铵矾溶液，用NH4SCN溶液回滴过量的AgNO3，三次实验结果平均为1.95mL。(5)准确称量84.0mg产品B，转移到50毫升锥瓶中,加适量水使其溶解，加入10mLAgNO3溶液、4mL4mol/LHNO3和1mL饱和铁铵矾

16、溶液，用NH4SCN溶液回滴,消耗了1.65mL。(6)重复操作步骤(5)，称量的B为81.6mg，消耗的NH4SCN溶液为1.77mL;称量的B为76.8mg,消耗的NH4SCN溶液为2.02mL。9-1按以上实验数据计算出产物B的平均相对分子质量。用质谱方法测得液相中B的最大正离子的相对式量为183。9-2试写出中间产物A和目标产物B的结构式。9-1 计算过程：先计算体积比；然后标定硝酸银的浓度；用标定的硝酸银计算目标产物的摩尔质量。结果：AgNO3的浓度为0.0515mol/LB的相对分子质量：220（近似值）6分9-2O-羧甲基丙酮肟，二聚氨氧乙酸一盐酸盐A2分B4分第10题（10分）

17、据世界卫生组织统计，全球约有8000万妇女使用避孕环。常用避孕环都是含金属铜的。据认为，金属铜的避孕机理之一是，铜与子宫分泌物中的盐酸以及子宫内的空气反应，生成两种产物，一种是白色难溶物S，另一种是酸A。酸A含未成对电子，是一种自由基，具有极高的活性，能杀死精子。10-1写出铜环产生A的化学方程式。10-2画出A分子的立体结构。10-3给出难溶物S和酸A的化学名称。10-4A是一种弱酸，pK=4.8问：在pH=6.8时，A主要以什么形态存在？10-1Cu+HCl+O2=CuCl+HO23分10-2注：画O-O单键不扣分，但分子不画成角型不得分。3分10-3A:超氧酸2分10-4几乎完全电离为超

18、氧离子。2分2006年全国高中学生化学竞赛试题及答案和评分标准第1题（4分）2006年3月有人预言，未知超重元素第126号元素有可能与氟形成稳定的化合物。按元素周期系的已知规律，该元素应位于第八周期，它未填满电子的能级应是5g，在该能级上有8个电子，而这个能级总共可填充18个电子。（各1分）第2题（5分）下列反应在100oC时能顺利进行：III2-1给出两种产物的系统命名。（4分）2-2这两种产物互为下列哪一种异构体？（1分）A旋光异构体B立体异构体C非对映异构体D几何异构体2-1I（7S，3Z，5Z)-3-甲基-7-氘代-3,5-辛二烯或（7S，3Z，5Z)-3-甲基-3,5-辛二烯-7-d

19、或（7S，3Z，5Z)-3-甲基-7-2H-3,5-辛二烯（注：只要标出氘的位置即可）（2分）II（7R，3E，5Z)-3-甲基-7-氘代-3,5-辛二烯或（7R，3E，5Z)-3-甲基-3,5-辛二烯-7-d或（7R，3E，5Z)-3-甲基-7-2H-3,5-辛二烯（注：只要标出氘的位置即可）用cis-、trans-代替Z-、E-得分相同（下同）（2分）2-2B（立体异构体）（1分）第3题（8分）下面四张图是用计算机制作的在密闭容器里，在不同条件下进行的异构化反应XY的进程图解。图中的“”是X，“”是Y。ABCD3-1图中的纵坐标表示（填入物理量，下同）；横坐标表示。3-2平衡常数K最小的图

20、是。3-3平衡常数K最大的图是。3-4平衡常数K=1的图是。答案：3-1A和B的摩尔百分数（或答：物质的量的分数或物质的量的百分数）；时间，分（或答：以分为单位的反应进程）(2分)3-2A(2分)3-3B(2分)3-4C(2分)第4题（7分）已探明我国锰矿储量占世界第三位，但富矿仅占6.4%，每年尚需进口大量锰矿石。有人设计了把我国的菱锰矿（贫矿）转化为高品位“菱锰矿砂”的绿色工艺。该工艺首先将矿砂与硫酸铵一起焙烧，较佳条件是：投料比m(NH4)2SO4/mMnCO31.5；焙烧温度450oC；焙烧时间1.5小时。4-1写出焙烧反应方程式：(NH4)2SO4MnCO3MnSO42NH3CO2H

21、2O（分）4-2其次，将焙烧产物转化为高品位的“菱锰矿砂”，写出反应方程式：MnSO42NH3CO2H2O(NH4)2SO4MnCO3（2分）4-3若焙烧温度过高或时间过长，将导致什么结果？MnSO4，MnCO3分解生成高价锰的氧化物而导致锰浸出率下降。（2分）4-4从物料平衡角度看，生产过程中是否需要添加(NH4)2SO4？说明理由。不需加。开始投料时(NH4)2SO4（132gmol-1）过量（MnCO3,115gmol-1）,反应生成的NH3、CO2以及(NH4)2SO4可循环利用。（2分）第5题（6分）配制KI(0.100molL-1)I2的水溶液，用0.100molL-1Na2S2O

22、3标准溶液测得c(I2)4.8510-3molL-1。量取50.0mLKI-I2溶液和50.0mLCCl4置于分液漏斗中振荡达平衡，分液后测知CCl4相中c(I2)2.6010-3molL-1。已知实验温度下CCl4从水溶液中萃取I2的分配比为85:1。求水溶液中I2II3的平衡常数。设萃取平衡时，水溶液中c(I2)为xc(I2,CCl4)c(I2,H2O)2.60x10-3molL-1x85x2.60x10-3molL-1853.0610-5molL-1(2分)水溶液中I2II3平衡浓度（molL-1）:I2：3.0610-5；I:0.1003.0610-50.100(1分)I3:(4.85

23、2.60)10-33.0610-52.2210-3(1分)K2.2210-3molL-10.100molL-13.0610-5molL-17.3102Lmol-1（不写单位不扣分）(1分)第6题（9分）潜在储氢材料化合物A是第二周期两种氢化物形成的路易斯酸碱对，是乙烷的等电子体，相对分子质量30.87，常温下为白色晶体，稳定而无毒。刚刚融化的A缓慢释放氢气，转变为化合物B（乙烯的等电子体）。B不稳定，易聚合成聚合物C（聚乙烯的等电子体）。C在155oC释放氢气转变为聚乙炔的等电子体，其中聚合度为3的化合物D是苯的等电子体。高于500oC时D释放氢气，转变为化合物E，E有多种晶型。6-1写出A、

24、B、C、D、E的化学式。AH3B:NH3（或BNH6）BH2B=NH2（或BNH4）CH2B-NH2nDB3N3H6EBN（5分）6-2化合物A转变为E各步释放的氢所占的质量分数以及总共释放的氢气所占的质量分数多大？AB2.016/30.87=6.531%（或0.06531)BD2.016/28.85=6.988%(或0.06988）DE6.048/26.84=7.511%（或0.07511）AE6.048/30.87=19.59%(或0.1959)（2分）6-3为使A再生，有人设计了化合物D在水蒸气存在下与甲烷反应，写出化学方程式。3CH4+2(HBNH)3+6H2O=3CO2+6H3BNH

25、3（2分）第7题（11分）化合物A是近十年开始采用的锅炉水添加剂。A的相对分子质量90.10，可形成无色晶体，能除去锅炉水中溶解氧，并可使锅炉壁钝化。7-1A是用碳酸二甲酯和一水合肼在70oC下合成的，收率80%。画出A的结构式。注：C-N-N角必须不是直线。（2分）7-2写出合成A的反应方程式。O=C(OCH3)2+2H2NNH2H2O=O=C(NHNH2)2+2CH3OH+2H2O（1分)7-3低于135oC时，A直接与溶解氧反应，生成三种产物。写出化学方程式。(N2H3)2CO+2O2=2N2+CO2+3H2O(1分）7-4高于135oC时，A先发生水解，水解产物再与氧反应。写出化学方程

26、式。(N2H3)2CO+H2O=2N2H4+CO2N2H4+O2=N2+2H2O（1分）7-5化合物A能使锅炉壁钝化是基于它能将氧化铁转化为致密的四氧化三铁。写出化学方程式。(N2H3)2CO+12Fe2O3=8Fe3O4+2N2+CO2+3H2O（2分）7-6化合物A与许多金属离子形成八面体配合物，例如Mn(A)32+。结构分析证实该配合物中的A和游离态的A相比，分子中原本等长的两个键不再等长。画出这种配合物的结构简图（氢原子不需画出），讨论异构现象。（2分）有一对经式、面式异构体（几何异构体）(1分）它们分别有一对对映异构体（手性异构体）（1分）（画不画异构体的结构不影响得分。）第8题（9

27、分）超硬材料氮化铂是近年来的一个研究热点。它是在高温、超高压条件下合成的（50GPa、2000K）。由于相对于铂，氮原子的电子太少，衍射强度太弱，单靠X-射线衍射实验难以确定氮化铂晶体中氮原子数和原子坐标，2004年以来，先后提出过氮化铂的晶体结构有闪锌矿型、岩盐型（NaCl）和萤石型，2006年4月11日又有人认为氮化铂的晶胞如下图所示（图中的白球表示氮原子，为便于观察，该图省略了一些氮原子）。结构分析证实，氮是四配位的，而铂是六配位的；PtN键长均为209.6pm，NN键长均为142.0pm（对比：N2分子的键长为110.0pm）。备用图8-1氮化铂的上述四种立方晶体在结构上有什么共同点？

28、铂原子面心立方最密堆积。（2分）8-2分别给出上述四种氮化铂结构的化学式。依次为PtN、PtN、PtN2、PtN2（2分）8-3试在图上挑选一个氮原子，不添加原子，用粗线画出所选氮原子的配位多面体。（3分）8-4请在本题的附图上添加六个氮原子（添加的氮请尽可能靠前）。（2分）第9题（10分）环磷酰胺是目前临床上常用的抗肿瘤药物，国内学者近年打破常规，合成了类似化合物，其毒性比环磷酰胺小，若形成新药，可改善病人的生活质量，其中有一个化合物的合成路线如下，请完成反应，写出试剂或中间体的结构。（C16H25N5O4PCl）注：NBS即N-溴代丁二酰亚胺。答案：ABC（1分）（1分）（1分）DE（1分

29、）(二氯改为二溴也可）（2分）FG（3分）FHCl（1分）第10题（10分）以氯苯为起始原料，用最佳方法合成1-溴-3-氯苯(限用具有高产率的各反应，标明合成的各个步骤)。6个中间物每个1分，共6分；每步的试剂0.5分，共4分（用C2H5OH代替H3PO2得分相同）第11题（11分）磷化硼是一种受到高度关注的耐磨涂料，它可用作金属的表面保护层。磷化硼可由三溴化硼和三溴化磷在氢气中高温反应合成。11-1.写出合成磷化硼的化学反应方程式。BBr3PBr33H2BP6HBr（1分）11-2.分别画出三溴化硼分子和三溴化磷分子的结构。(画不画磷上的孤对电子不影响得分）平面三角形三角锥（2分）11-3磷

30、化硼晶体中磷原子作立方最密堆积，硼原子填入四面体空隙中。画出磷化硼的正当晶胞示意图。(注：填入另外四个四面体空隙也可，但不能一层空一层填）（2分）11-4已知磷化硼的晶胞参数a=478pm，计算晶体中硼原子和磷原子的核间距（dB-P）。dB-P或dB-Ppm(2分)11-5画出磷化硼正当晶胞沿着体对角线方向的投影（用实线圆圈表示P原子的投影，用虚线圆圈表示B原子的投影）。(4分)第12题（10分)有人设计了如下甲醇(methanol)合成工艺：其中，为甲烷气源，压强250.0kPa，温度25oC，流速55.0m3s-1。为水蒸气源，压强200.0kPa,温度150oC，流速150.0m3s-1

31、。合成气和剩余反应物的混合物经管路进入25oC的冷凝器(condenser)，冷凝物由管路流出。在B中合成的甲醇和剩余反应物的混合物经进入25oC的冷凝器，甲醇冷凝后经管路流出，其密度为0.791gmL-1。12-1.分别写出在步骤A和步骤B中所发生的化学反应的方程式。CH4(g)H2O(g)CO(g)3H2(g)(1分)CO(g)2H2(g)CH3OH(g)(1分)12-2.假定：所有气体皆为理想气体，在步骤A和B中完全转化，气液在冷凝器中完全分离，计算经步骤A和步骤B后，在一秒钟内剩余物的量。n(CH4)(250.010355.0)(8.314298)5.55103(mol)nH2O(g)

32、(200.0103150.0)(8.314423)8.53103(mol)经步骤A后在中过量的H2O(g)(8.531035.55103)mol2.98103mol(1分)在步骤A中生成的CO和H2的摩尔比为1:3，而在步骤B中消耗的CO和H2的摩尔比为1:2，故经步骤B后剩余的H2为5.55103mol(1分)12-3.实际上，在步骤B中CO的转化率只有三分之二。计算在管路中CO、H2和CH3OH的分压（总压强为10.0MPa）。nTn(CO)n(H2)n(CH3OH)5.551031/3(16.651035.551032/32)5.551032/3mol14.8103mol(1分)p(i)

33、pTninT总p(CO)10.0MPa(5.551031/314.8103)0.125MPa(1分)p(H2)10.0MPa(9.2510314.8103)0.625MPa(1分)p(CH3OH)10.0MPa(5.551032/314.8103)0.250MPa(1分)12-4.当甲醇反应器足够大，反应达到平衡，管路中的各气体的分压服从方程式中p0=0.100MPa,计算平衡常数Kp。Kp0.250(0.100)2(0.1250.6252)5.1210-2(2分)2007年全国高中学生化学竞赛（省级赛区）试题第1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(

34、OH)4。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多种假设，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C-H键的键长相等。1-1 该离子的结构能否用经典的共价键理论说明？简述理由。该离子是（）。A.质子酸B.路易斯酸C.自由基D.亲核试剂1-2 2003年5月报道，在石油中发现了一种新的烷烃分子，因其结构类似于金刚石，被称为“分子钻石”，若能合成，有可能用做合成纳米材料的理想模板。该分子的结构简图如下：该分子的分子式为；1-3 该分子有无

35、对称中心？1-4 该分子有几种不同级的碳原子？1-5 该分子有无手性碳原子？该分子有无手性？第2题（5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：NH2OH+HNO2A+H2ONH2OH+HNO2B+H2OA、B脱水都能形成N2O，由A得到NNO和NNO，而由B只得到NNO。请分别写出A和B的路易斯结构式。第3题（8分）X-射线衍射实验表明，某无水MgCl2晶体属三方晶系，呈层形结构，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：a=363.63pm,c=1766.63pm;p=2.5

36、3gcm-3。3-1以“”表示空层，A、B、C表示Cl-离子层，a、b、c表示Mg2+离子层，给出三方层型结构的堆积方式。计算一个六方晶胞中“MgCl2”的单元数。3-3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4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，并给出计算过程。第5题（10分）甲苯与干燥氯气在

37、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25mL4molL-1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50mL20%硝酸后，用25.00mL0.1000molL-1硝酸银水溶液处理，再用0.1000molL-1NH4SCN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。5-1写出分析过程的反应方程式。5-2计算样品中氯化苄的质量分数（%）。5-3通常，上述测定结果高于样品中氯化苄的实际含量，指出原因。5-4上述分析方法是否适用于氯苯的纯度分析？请说明理由。第6题（12分）在给定实验条件下，一元弱酸HA在苯（B）和

38、水（W）的分配系数KD=HAB/HAW=1.00。已知水相和苯相中HA的分析浓度分别为3.0510-3和3.9610-3molL-1。在水中，HA按HAH+A-解离，Ka=1.0010-4；在苯中，HA发生二聚：2HA（HA）2。6-1计算水相中各物种的浓度及pH。6-2计算化合物HA在苯相中的二聚平衡常数。6-3已知HA中有苯环，1.00gHA含3.851021个分子，给出HA的化学名称。6-4解释HA在苯中发生二聚的原因，画出二聚体的结构。第7题（8分）KClO3热分解是实验室制取氧气的一种方法。KClO3在不同的条件下热分解结果如下：实验反应体系第一放热温度/第二放热温度/AKClO34

39、00480BKClO3+Fe2O3360390CKClO3+MnO2350已知K(s)+1/2Cl2(g)=KCl(s)H(1)=-437kJmol-1K(s)+1/2Cl2+3/2O2(g)=KClO3(s)H(2)=-398kJmol-1K(s)+1/2Cl2+2O2(g)=KClO4(s)H(3)=-433kJmol-17-1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。7-2用写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法。第8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。8-1请给出

40、从混合物中分离出C的操作步骤；简述操作步骤的理论依据。8-2生成C的反应属于哪类基本有机反应类型。第9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：9-1请写出A的化学式，画出B、C、D和缩醛G的结构式。9-2由E生成F和F生成G的反应分别属于哪类基本有机反应类型。9-3请画出化合物G的所有光活异构体。第10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

41、合物C，因此广泛用于游泳池消毒等。10-1画出化合物A的阴离子的结构式。10-2画出化合物B的结构式并写出它与水反应的化学方程式。10-3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。10-4写出上述尿素受热发生反应的配平方程式。第11题（12分）石竹烯（Caryophyllene,C15H24）是一种含双键的天然产物，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：反应2：反应3：反应4：石竹烯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

42、D。11-1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；11-2画出石竹烯和异石竹烯的结构式；11-3指出石竹烯和异石竹烯的结构差别。答案及评分标准第1题（12分）1-1Si+4OH=SiO44+2H2(1分)SiO44+4H2O=Si(OH)4+4OH(1分)若写成Si+2OH+H2O=SiO32+2H2SiO32+3H2O=Si(OH)4+2OH，也得同样的分。但写成Si+4H2O=Si(OH)4+2H2不得分。写不写(沉淀)和(气体)不影响得分。1-2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

43、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C-H键不等长)。1-3A或质子酸(多选或错选均不得分。)(2分)1-4C26H30(分子式不全对不得分)(2分)1-5有(1分)1-63种（答错不得分）(1分)1-7有(1分)1-8无(1分)第2题（6分）(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

44、置扣0.5分。第3题（10分）3-1AcBCbABaCA（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。3-2（3分）Z的表达式对，计算过程修约合理，结果正确(Z=3.003.02，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。3-3NaCl型或岩盐型（2分）第4题（7分）根据所给数据，作图如下：由图可见，样品的质量

45、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：2NaHCO3=Na2CO3+H2O+CO2该反应质量损失分数为（44.0+18.0）/（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。第5题（10分）5-1（4分）C6H5CH2ClNaOHC6H5CH2OHNaClNaOHHNO3NaNO3H2O(此式不计分)AgNO3NaClAgClNaNO3NH4SCNAgNO3AgSCNNH4NO3Fe3+SCN-Fe(SCN)2+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Fe3+3SCN-Fe(SCN)3也