2005年全国高中化学竞赛试题

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）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)84（填,或＝）；理由是。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。1.008ZrNbMoTcRuRhPdAgCdInSnSbTeIHfTaWReOsIrPtAuHgTlPbBiPoAtAc-LrHLiBeBCNOFNaMgAlSiPClSKCaScTiVCrMnFeCoNiCuZnGaGeAsSeBrRbCsFrSrBaRaYLaLu-6.9419.01222.9924.3139.1040.0885.4787.62132.9137.3[223][226]44.9647.8850.9452.0054.9455.8558.9363.5558.6965.3910.8126.9869.7212.0128.0972.61114.8204.4118.7207.2112.4200.6107.9197.0106.4195.1102.9192.2101.1190.298.91186.295.94183.992.91180.991.22178.588.9114.0116.0019.0030.9774.92121.8209.032.0778.96127.6[210][210][210]126.979.9035.454.00320.1839.9583.80131.3[222]HeNeArKrXeRn相对原子质量RfDbSgBhHsMt2-1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——hot——cold——heatflow——I——n——p——i+——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：铁的氧化态：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被称为“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95oC，面夹角约112oC。）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: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：φ(Fe(CN)63－/Fe(CN)64－)=0.35V；KHCO3溶液中的φ(H+/H2)~－0.5V；φ(S/S2-)~－0.3V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）第7题（8分）7-1给出下列四种化合物的化学名称：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]+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、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；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。CH2COOHCH2COOH-H2OACH3CHO(等摩尔）无水丁二酸钠BHBrCHCON(CH3)2CH3OCH2CH2OCH3NOHH3CSOCH38-3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)；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152~153oC(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NaCl207.9mg，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。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？