中国化学会2005年全国高中学生化学竞赛(省级赛区)试题

-1-仅供学习请勿复制转载中国化学会2005年全国高中学生化学竞赛(省级赛区)试题(2005年9月11日9：00-12：00共计3小时)题号12345678910总满分9121068138121210100得分评卷人●竞赛时间3小时。迟到超过半小时者不能进考场。开始考试后1小时内不得离场。时间到，把试卷(背面朝上)放在桌面上，立即起立撤离考场。●试卷装订成册，不得拆散。所有解答必须写在指定的方框内，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进入考场。●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处。●允许使用非编程计算器以及直尺等文具。H1.008相对原子质量He4.003Li6.941Be9.012B10.81C12.01N14.01O16.00F19.00Ne20.18Na22.99Mg24.31Al26.98Si28.09P30.97S32.07Cl35.45Ar39.95K39.10Ca40.08Sc44.96Ti47.88V50.94Cr52.00Mn54.94Fe55.85Co58.93Ni58.69Cu63.55Zn63.39Ga69.72Ge72.61As74.92Se78.96Br79.90Kr83.80Rb85.47Sr87.62Y88.91Zr91.22Nb92.91Mo95.94Tc[98]Ru101.1Rh102.9Pd106.4Ag107.9Cd112.4In114.8Sn118.7Sb121.8Te127.6I126.9Xe131.3Cs132.9Ba137.3La－LuHf178.5Ta180.9W183.8Re186.2Os190.2Ir192.2Pt195.1Au197.0Hg200.6Tl204.4Pb207.2Bi209.0Po[210]At[210]Rn[222]Fr[223]Ra[226]Ac－LaRfDbSgBhHsMt第1题(9分)用α粒子撞击铋-209合成了砹-211。所得样品中砹-211的浓度＜10－8mol/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。1-2已知室温下用CCl4萃取I2分配系数为84)(/)(2422=OHcCClcII，预计用CCl4萃取AtI的分配系数)(/)(24OHcCClcAtIAtI84(填＞，＜或=)；理由是。-2-仅供学习请勿复制转载1-3已知I2+I－I3－的平衡常数K=800，可推断AtI+I－AtI2－的平衡常数K800填＞，＜或=)；依据是。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Pb(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。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：。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“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。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，按如下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？-3-仅供学习请勿复制转载第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。3-1A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)。3-2A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被成为“熵炸弹”？3-4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H－O－O夹角约95℃，面夹角约112℃。)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－。4-1PtCl4·5H2O的水溶液与等摩尔NH3反应，生成两种铂配合物，反应式为：4-2BaCl2·PtCl4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：第5题(8分)气态废气物中的硫化氢可用下法转化为可利用的硫：配制一份电解溶液，主要成分为：K4[Fe(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：φΘ(Fe(CN)63－/Fe(CN)64－)=0.35V；KHCO3溶液中的φ(H+/H2)～－0.5V；φ(S/S2－)～－0.3V-4-仅供学习请勿复制转载第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。CH2COOHCH2COOHABCCH3CHOBrH-H2O△()等摩尔无水丁二酸钠△B是两种几何异构体的混合物。第7题(8分)7-1给出下列四种化合物的化学名称：A．HCON(CH3)2B．CH3OCH2CH2OCH3A的名称：B的名称C．NHOD．H3CSCH3OC的名称：D的名称：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。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：第8题(12分)LiCl和KCl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、113pm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。-5-仅供学习请勿复制转载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：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溶的主要原因。8-3写出计处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)；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。8-5实验证明，即使产生了阳离子空位，KCl晶体在室温下也不导电。请通过计算加以说明。第9题(12分)一种鲜花保存剂(preservativeofcutflowers)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152~153℃(分解)，可溶于水，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NaCl207.9mg，用100毫升容量瓶定容。-6-江苏化学网独家原创资料仅供学习请勿复制转载(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饱和铁铵矾溶液，用NH4SCN溶液回滴，消耗了1.65mL。(6)重复步骤(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。第10题(10分)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？-7-仅供学习请勿复制转载参考答案与评分标准第1题（9分）1-1HeBi4220983+n10211852At+（2分）1-2AtI是极性分子（1.5分）1-3形成X3－离子的能力I3－Br3－Cl3－（1.5分）1-4AtI+2I2+5Ag++3H2O5AgI+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）1-5AtCH2COOH分子中的砹的吸电子效应比ICH2COOH中的碘小。（1分）第2题（12分）2-1input——输入hot——热（端）cold——冷（端）heatflow——热流I——电流强度n——n型半导体p——p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6/2＝3个锑原子，晶胞中共有8个八面体，8×3=24个锑原子；即：La2Fe8Sb24。其他合理过程也可。（3分）第3题（10分）3-1COOOCOCOO参考图：（注：分子中C-O-O-C不在一个平面上）（4分）3-2C9H18O6=3CH3CCH3O+O3(或3/2O2)（2分）3-3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，-8-仅供学习请勿复制转载因而称为“熵炸弹”。（1分）3-4OOOO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）4-12H2[PtCl4(OH)2]+2NH3(NH4)2[PtCl6]+H2[PtCl2(OH)4]或H2[PtCl6]+(NH4)2[PtCl2(OH)4]或NH4H[PtCl6]+NH4H[PtCl2(OH)4