1999年全国高中学生化学竞赛初赛试题

1999年全国高中学生化学竞赛（初赛）试题一、（12分）12.0g含2种化合物(由常见元素组成)的近白色固体溶于过量盐酸,释放出2.94L气体(标准状态),气体密度为同温度下空气密度的1.52倍;剩余的不溶性残渣含氧53.2%，既不溶于酸又不溶于稀碱溶液。通过计算分别写出2种化学物质的化学式。二、（10分）A和B两种物质互相溶解的关系如图1所示，横坐标表示体系的总组成，纵坐标为温度，由下至上，温度逐渐升高。T1时a是B在A中的饱和溶液的组成，b是A在B中的饱和溶液的组成（T2时相应为c、d）。T3为临界温度，此时A和B完全互溶。图中曲线内为两相，曲线外为一相（不饱和液）。某些物质如H2O和(C2H5)3N，C3H5(OH)3和间－CH3C6H4NH2有低的临界温度（见示意图2）。请根据上述事实，回答下列问题：图1图21．解释图1中T3存在的原因。2．说明图2所示的两对物质存在低的临界温度的原因。3．描述图2所示的两对物质的互溶过程。三、（12分）铬的化学丰富多采，实验结果常出人意料。将过量30%H2O2加入(NH4)2CrO4的氨水溶液,热至50℃后冷至0℃，析出暗棕红色晶体A。元素分析报告：A含Cr31.1%，N25.1%，H5.4%。在极性溶剂中A不导电。红外图谱证实A有N－H键，且与游离氨分子键能相差不太大，还证实A中的铬原子周围有7个配位原子提供孤对电子与铬原子形成配位键，呈五角双锥构型。1．以上信息表明A的化学式为：；可能的结构式为：。2．A中铬的氧化数为：。3．预期A最特征的化学性质为：。4．生成晶体A的反应是氧化还原反应，方程式是：。四、（12分）市场上出现过一种一氧化碳检测器，其外观像一张塑料信用卡，正中有一个直径不到2cm的小窗口，露出橙红色固态物质。若发现橙红色转为黑色而在短时间内不复原，表明室内一氧化碳浓度超标，有中毒危险。一氧化碳不超标时，橙红色虽也会变黑却能很快复原。已知检测器的化学成分：亲水性的硅胶、氯化钙、固体酸H8[Si(Mo2O7)6]·28H2O、CuCl2·2H2O和PdCl2·2H2O（注：橙红色为复合色，不必细究）。1．CO与PdCl2·2H2O的反应方程式为：。2．题1的产物之一与CuCl2·2H2O反应而复原，化学方程式为：。3．题2的产物之一复原的反应方程式为：。五、（16分）水中氧的含量测定步骤如下：步骤1：水中的氧在碱性溶液中将Mn2+氧化为MnO(OH)2。步骤2：加入碘离子将生成的MnO(OH)2再还原成Mn2+离子。步骤3：用硫代硫酸钠标准溶液滴定步骤2中生成的碘。有关的测定数据如下：1：Na2S2O3溶液的标定。取25.00mLKIO3标准溶液（KIO3浓度：174.8mg·L－1）与过量KI在酸性介质中反应，用Na2S2O3溶液滴定，消耗12.45mL。2：取20.0℃下新鲜水样103.5mL，按上述测定步骤滴定，消耗Na2S2O3标准溶液11.80mL。已知该温度下水的饱和O2含量为9.08mg·L－1。3．在20.0℃下密闭放置5天的水样102.2mL，按上述测定步骤滴定，消耗硫代硫酸钠标准溶液6.75mL。1．写出上面3步所涉及的化学反应方程式。2．计算标准溶液的浓度（单位mol·L－1）。3．计算新鲜水样中氧的含量（单位mg·L－1）。4．计算陈放水样中氧的含量（单位mg·L－1）。4．以上测定结果说明水样具有什么性质？六、（10分）曾有人用金属钠处理化合物A（分子式C5H6Br2，含五元环），欲得产物B，而事实上却得到芳香化合物C（分子式C15H18）。1．请画出A、B、C的结构简式。2．为什么该反应得不到B却得到C？3．预期用过量酸性高锰酸钾溶液处理C，得到的产物是D，写出D的结构式。七、（12分）在星际云中发现一种高度对称的有机分子（Z），在紫外辐射或加热下可转化为其他许多生命前物质，这些事实支持了生命来自星际的假说。有人认为，Z的形成过程如下：（1）星际分子CH2＝NH聚合生成X；（2）X与甲醛加成得到Y（分子式C6H15O3N3）；（3）Y与氨（摩尔比1︰1）脱水缩合得到Z。试写出X、Y和Z的结构简式。八、（16分）盐酸普鲁卡因是外科常用药，化学名：对－氨基苯甲酸－β－二乙胺基乙酯盐酸盐，结构式如右上。作为局部麻醉剂，普鲁卡因在传导麻醉、浸润麻醉及封闭疗法中均有良好药效。它的合成路线如下，请在方框内填入试剂、中间产物或反应条件。CH2=CH2O2NH(C2H5)2H3CH+产物还原2)分离第一题（10分）1．CuH（4分）2．4CuSO4＋3H3PO2＋6H2O＝4CuH＋3H3PO4＋4H2SO4（2分）3．2CuH＋3Cl2＝2CuCl2＋2HCl（2分）4．CuH＋HCl＝CuCl＋H2（2分）第二题（13分）1．9.5×22.4＝208.3g/mol（1分）PCl5相对分子质量31.0＋35.5×5＝208.5（1分）蒸气组成为PCl5（结构式如右图所示）（1分）呈三角双锥体。三角双锥分子无极性，有两种键长。（2分）（注：若答成四方锥体不给分，因它有极性，与题面给的信息不符）2．PCl5＝PCl3＋Cl2氯分子Cl－Cl三氯化磷分子（结构式如右图所示）（本小题共3分）（压力为计算值的两倍表明1molPCl5完全分解成1molPCl3和1molCl2，共2mol。气体由等摩PCl3和Cl2组成。）3．PCl5＝PCl4+＋PCl6－PClClClCl+ClPClClClClCl-（本小题共3分）（注：含PCl4+和PCl6—两种离子，前者为四面体，后者为八面体，因此前者只有一种键长，后者也只有一种键长，加起来有两种键长。）4．PBr5＝PBr4+＋Br－PBr4+结构同PCl4+（本小题共2分）（其他答案只要正确也可得分，但适当扣分。）第三题（19分）【解1】2CuFeS2＋O2＝Cu2S＋2FeS＋SO2（1分）（写S、SO3不写SO2不得分）FeS＋O2＝FeO＋SO2（1分）（写S、SO3不写SO2不得分）FeO＋SiO2＝FeSiO3（1分）（写其他产物不得分）2Cu2S＋3O2＝2Cu2O＋2SO2（1分）（写S、SO3不写SO2不得分）Cu2S＋2Cu2O＝6Cu＋SO2（1分）（写S、SO3不写SO2不得分）不配平不得分。2．2CuFeS2＋2SiO2＋5O2＝2Cu＋2FeSiO3＋4SO2（2分）【解2】2CuFeS2＋2SiO2＋5O2＝2Cu＋2FeSiO3＋4SO2（2分）【解3】4CuFeS2＋2H2SO4＋17O2＝4CuSO4＋2Fe2(SO4)3＋2H2O（4分）（注：不写硫酸铁而写硫酸亚铁给一半分）【解4】（1）4CuFeS2＋17O2＝4CuSO4＋2Fe2O3＋8SO2（4分）（2）控制加入CuFeS2的速度，因CuFeS2与O2反应放热。（2分）（3）CuSO4＝CuO＋SO3（2分）（答SO2＋1/2O2不扣分）（注：（1）的反应产物不写氧化铁写氧化亚铁或四氧化三铁也可以给一半分。虽然实际反应产物是氧化铁,但对中学生，做出正确判断根据可能不足。）第四题（10分）0～50℃MnC2O4·2H2O稳定区域（1分）50～100℃MnC2O4·2H2O＝MnC2O4+2H2O（2分）179143143/179＝0.80（1分）100～214℃MnC2O4稳定区域（1分）214～280℃MnC2O4＝MnO＋CO＋CO2（2分）1437171/179＝0.40（1分）280～943℃3MnO＋1/2O2＝Mn3O476.3/179＝0.43（2分）第五题（10分）1．（2分）（注：只要四个硝基在相间的位置上都是正确的，其他答案不给分。）2．C8H4(NO2)4＝2H2O＋6CO＋2C＋2N2（2分）（注：爆炸反应是分解反应，加氧不合理。写其他产物不合理。）3．用XYZQP……代表氨基酸，可以作如下计算只有一种氨基酸的AX4…………19种（1分）AX3Y…………19×18＝342（1分）AX2Y2…………19×18÷2＝171（1分）AX2YZ…………19×18×17÷2＝2907（1分）AXYZQ…………19×18×17×16÷(4×3×2×1)＝3876（1分）总计19＋342＋171＋2907＋7752＝11191种（注：本小题总共5分，给总数也满分）4．AXYZQ有光学异构体，共3876对（1分）（注：只要得出总数就给分）第六题（12分）1．ONO2－（1分）NO＋O2－＝ONO2－（1分）ONOO（不要求构型）（2分）2．O2NOCO2－或ONO2CO2－（把O合在一起写也算正确答案）（1分）ONOOCOONOOCOOO（2分）（不要求构型，但只写一种可能的得一半分）3．NO2–＋Cu+＋2H+＝NO＋Cu2+＋H2O（写2OH—也得分）（2分）4．3NO＝N2O＋NO2（歧化反应）（2分）发生2NO2＝N2O4的聚合反应，因此最后压力仅略低于2/3。（1分）第七题（15分）【解1】Fe＋RCH2X＋H+＝Fe2+＋RH3＋X—（2分）反应中1molFe失2mol电子，C得2mol电子。（1分）【解2】主要是生产物无水AlCl3困难。制无水AlCl3的方法（反应式）（1）2Al＋3Cl2＝2AlCl3（2）Al2O3＋3C＋3Cl2＝2AlCl3＋3CO若据（1）法制无水AlCl3，无意义（因用Al制成AlCl3再电解制Al）。（2）法需Cl2，而制Cl2需电能。（本小题总共4分）【解3】（2）式－（1）式：N2O＝N2＋1/2O2＋0.94kJ/gNH4NO3或41.4kJ/mol这个热反应方程式是N2O分解热。（2分）（3）式－（2）式：(CH2)n＋3/2O2＝nCO2＋nH2O＋2.82nkJ/g或676.8nkJ/mol这个热反应方程式是(CH2)n的燃烧热。（2分）【解4】2KBrF4＋(BrF2)2PbF6＝K2PbF6＋4BrF3（注：2BrF3＝BrF2+＋BrF4－故KBrF4相当于水溶液体系中的KOH，(BrF2)2PbF6相当于水体系中的质子酸）（4分）第八题（11分）1．（3分）2．＋HOH（2分）3．＋HONa（2分）4．＋HNH2（2分）5．＋CH3CH2OH（2分）