(好資料)2001全國高中學(xué)生化學(xué)競賽(省級賽區(qū))試題

中國化學(xué)會(huì)2001年全國高中學(xué)生化學(xué)競賽（省級賽區(qū)）試題1l 競賽時(shí)間3小時(shí)。遲到超過30分鐘者不能進(jìn)考場。開始考試后1小時(shí)內(nèi)不得離場。時(shí)間到，把試卷（背面前上）放在桌面上，立即起立撤離考場。 l 試卷裝訂成冊，不得拆散。所有解答必須寫在站定的方框內(nèi)，不得用鉛筆填寫。草稿紙?jiān)谧詈笠豁?。不得持有任何其他紙張?l 姓名、報(bào)名號和所屬學(xué)校必須寫在首頁左側(cè)指定位置，寫在其他地方者按廢卷論。 l 允許使用非編程計(jì)算器以及直尺等文具。 第1題（4分）今年5月底6月初，各地報(bào)刊紛紛轉(zhuǎn)載了不要將不同品牌潔污劑混合使用的警告。據(jù)報(bào)道，在全國各地發(fā)生了多起混合潔污劑發(fā)生氯氣中毒的事件。根據(jù)你的化學(xué)知識作出如下判斷（這一判斷的正確性有待證明）： 當(dāng)事人使用的液態(tài)潔污劑之一必定含氯，最可能的存在形式是 和 。當(dāng)另一種具有 （性質(zhì)）的液態(tài)潔污劑與之混合，可能發(fā)生如下反應(yīng)而產(chǎn)生氯氣： 第2題（2分）自然界中，碳除了有2種穩(wěn)定同位素12C和13C外，還有一種半衰期很長的放射性同位素14C，豐度也十分穩(wěn)定，如下表所示（注：數(shù)據(jù)后括號里的數(shù)字是最后一位或兩位的精確度，14C只提供了大氣豐度，地殼中的含量小于表中數(shù)據(jù)）： 同位素相對原子質(zhì)量地殼豐度（原子分?jǐn)?shù)）12C12（整數(shù)）0.9893（8）13C13.003354826（17）0.0107（8）14C14.003241982（27）1.21016（大氣中）試問：為什么通常碳的相對原子質(zhì)量只是其穩(wěn)定同位素的加權(quán)平均值而不將14C也加入取平均值？ 答： 第3題（4分）最近報(bào)道在100 的低溫下合成了化合物X，元素分析得出其分子式為C5H4，紅外光譜和核磁共振表明其分子中的氫原子的化學(xué)環(huán)境沒有區(qū)別，而碳的化學(xué)環(huán)境卻有2種，而且，分子中既有CC單鍵，又有CC雙鍵。溫度升高將迅速分解。 X的結(jié)構(gòu)式是：第4題（10分）去年報(bào)道，在55 令XeF4（A）和C6F5BF2（B）化合，得一離子化合物（C），測得Xe的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為31，陰離子為四氟硼酸根離子，陽離子結(jié)構(gòu)中有B的苯環(huán)。C是首例有機(jī)氙（IV）化合物，20 以下穩(wěn)定。C為強(qiáng)氟化劑和強(qiáng)氧化劑，如與碘反應(yīng)得到五氟化碘，放出氙，同時(shí)得到B。 41寫出C的化學(xué)式，正負(fù)離子應(yīng)分開寫。答： 42根據(jù)什么結(jié)構(gòu)特征把C歸為有機(jī)氙比合物？答： 43寫出C的合成反應(yīng)方程式。答： 44寫出C和碘的反應(yīng)。答： 45畫出五氟化碘分子的立體結(jié)構(gòu)： 第5題（5分）今年3月發(fā)現(xiàn)硼化鎂在39 K呈超導(dǎo)性，可能是人類對超導(dǎo)認(rèn)識的新里程碑。在硼化鎂晶體的理想模型中，鎂原子和硼原子是分層排布的，像維夫餅干，一層鎂一層硼地相間，圖51是該晶體微觀空間中取出的部分原子沿C軸方向的投影，白球是鎂原子投影，黑球是硼原子投影，圖中的硼原子和鎂原子投影在同一平面上。 51由圖51可確定硼化鎂的化學(xué)式為：_。 52在圖5l右邊的方框里畫出硼化鎂的一個(gè)晶胞的透視圖，標(biāo)出該晶胞內(nèi)面、棱、頂角上可能存在的所有硼原子和鎂原子（鎂原子用大白球，硼原子用小黑球表示）。 圖51 硼化鎂的晶體結(jié)構(gòu)示意圖第6題（8分）Mn2+離子是KMnO4溶液氧化H2C2O4的催化劑。有人提出該反應(yīng)的歷程為： 請?jiān)O(shè)計(jì)2個(gè)實(shí)驗(yàn)方案來驗(yàn)證這個(gè)歷程是可信的（無須給出實(shí)驗(yàn)裝置，無須指出選用的具體試劑，只需給出設(shè)計(jì)思想）。 第7題（10分）某不活潑金屬X在氯氣中燃燒的產(chǎn)物Y溶于鹽酸得黃色溶液，蒸發(fā)結(jié)晶，得到黃色晶體Z，其中X的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為50。在500 mL濃度為0.10 mol/L的Y水溶液中投入鋅片，反應(yīng)結(jié)束時(shí)固體的質(zhì)量比反應(yīng)前增加4.95 g。 X是_；Y是_；Z是_。 推理過程如下： 第8題（11分）新藥麥米諾的合成路線如下： 81確定B、C、D的結(jié)構(gòu)式（填入方框）。 82給出B和C的系統(tǒng)命名：B為_；C為：_。 83CH3SH在常溫常壓下的物理狀態(tài)最可能是 （填氣或液或固），作出以上判斷的理由是：_ 第9題（10分）1997年BHC公司因改進(jìn)常用藥布洛芬的合成路線獲得美國綠色化學(xué)挑戰(zhàn)獎(jiǎng)： 舊合成路線： 新合成路線： 91寫出A、B、C、D的結(jié)構(gòu)式（填入方框內(nèi)）。 92布洛芬的系統(tǒng)命名為：_。 第10題（5分）最近有人用一種稱為“超酸”的化合物H(CB11H6Cl6)和C60反應(yīng)，使C60獲得一個(gè)質(zhì)子，得到一種新型離于化合物HC60+CB11H6Cl6-?；卮鹑缦聠栴}： 101以上反應(yīng)看起來很陌生，但反應(yīng)類型上卻可以跟中學(xué)化學(xué)課本中的一個(gè)化學(xué)反應(yīng)相比擬，后者是： 。 102上述陰離子CB11H6Cl6-的結(jié)構(gòu)可以跟圖101的硼二十面體相比擬，也是一個(gè)閉合的納米籠，而且，CB11H6Cl6-離子有如下結(jié)構(gòu)特征：它有一根軸穿過籠心，依據(jù)這根軸旋轉(zhuǎn)360/5的度數(shù)，不能察覺是否旋轉(zhuǎn)過。請?jiān)趫D101右邊的圖上添加原子（用元素符號表示）和短線（表示化學(xué)鍵）畫出上述陰離子。 圖101第11題（10分）研究離子晶體，?？疾煲砸粋€(gè)離子為中心時(shí)，其周圍不同距離的離子對它的吸引或排斥的靜電作用力。設(shè)氯化鈉晶體中鈉離子跟離它最近的氯離子之間的距離為d，以鈉離子為中心，則： 111第二層離子有_個(gè)，離中心離子的距離為_d，它們是_離子。 112已知在晶體中Na+離子的半徑為116 pm，Cl-離子的半徑為167 pm，它們在晶體中是緊密接觸的。求離子占據(jù)整個(gè)晶體空間的百分?jǐn)?shù)。 113納米材料的表面原子占總原子數(shù)的比例極大，這是它的許多特殊性質(zhì)的原因，假設(shè)某氯化鈉納米顆粒的大小和形狀恰等于氯化鈉晶胞的大小和形狀，求這種納米顆粒的表面原子占總原子數(shù)的百分比。 114假設(shè)某氯化鈉顆粒形狀為立方體，邊長為氯化鈉晶胞邊長的10倍，試估算表面原子占總原子數(shù)的百分比。 第12題（11分）設(shè)計(jì)出燃料電池使汽油氧化直接產(chǎn)生電流是對世紀(jì)最富有挑戰(zhàn)性的課題之一。 最近有人制造了一種燃料電池，一個(gè)電極通入空氣，另一電極通入汽油蒸氣，電池的電解質(zhì)是摻雜了YO3的ZrO2晶體，它在高溫下能傳導(dǎo)O2-離子?；卮鹑缦聠栴}： 121以丁烷代表汽油，這個(gè)電池放電時(shí)發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)的化學(xué)方程式是： 122這個(gè)電池的正極發(fā)生的反應(yīng)是： 負(fù)極發(fā)生的反應(yīng)是： 固體電解質(zhì)里的O2-的移動(dòng)方向是： 向外電路釋放電子的電極是： 123人們追求燃料電池氧化汽油而不在內(nèi)燃機(jī)里燃燒汽油產(chǎn)生動(dòng)力的主要原因是： 124你認(rèn)為在ZrO2晶體里摻雜Y2O3用Y3+代替晶體里部分的Zr4+對提高固體電解質(zhì)的導(dǎo)電能力會(huì)起什么作用？其可能的原因是什么？ 答： 125汽油燃料電池最大的障礙是氧化反應(yīng)不完全產(chǎn)生 堵塞電極的氣體通道，有人估計(jì)，完全避免這種副反應(yīng)至少還需10年時(shí)間，正是新一代化學(xué)家的歷史使命。 第13題（10分）溴酸鉀測定苯酚純度的步驟如下：稱取含苯酚0.6000 g的試樣溶于2 000 mL 0.1250 mol/L KBrO3溶液（該溶液含過量的KBr），加酸酸化。放置，待反應(yīng)完全后加入KI，而后用0.1050 mol/L Na2S2O3溶液滴定生成的碘，滴定終點(diǎn)為20.00 mL。計(jì)算試樣中苯酚的質(zhì)最分?jǐn)?shù)。第1題（4分） ClO-和Cl-。（各1分） 酸性（1分） ClO-Cl-2H+Cl2H2O。（1分） （注：不寫離子方程式或不配平不得分。） 第2題（2分） 14C不加權(quán)不會(huì)影響計(jì)算結(jié)果的有效數(shù)字，因其豐度太低了。（2分） （注：涉及有效數(shù)字的任何表述均得滿分，未涉及有效數(shù)字的不得分，如答：放射性元素不應(yīng)加權(quán)求取相對原子質(zhì)量之類。） 第3題（4分） （注：平面投影圖也按滿分計(jì)。）參考圖形： 第4題（10分） 4-1 C6F5XeF+BF4-（1分） 4-2 分子中有CXe鍵。（2分）（答：“分子中存在氙和有機(jī)基團(tuán)”得1分） 4-3 XeF4+C6F5BF2=C6F5XeF2+BF4-（1分）（注：用“”代替“=”不扣分；離子加方括號得分相同；畫出五氟代苯基結(jié)構(gòu)不加分）。 4-4 5C6F5XeF2+BF4-2I24IF55Xe5C6F5BF2（2分） （注：不配平不得分） 4-5 （4分） （注：4-5的答案需應(yīng)用初賽基本要求規(guī)定的VSEPR模型才能得出。只要正確表述出四方錐體都得滿分，表述形式不限。） 第5題（5分） 5-1 MgB2（2分）（注：給出最簡式才得分） 5-2 （注：任何能準(zhǔn)確表達(dá)出Mg:B1:2的晶胞都得滿分，但所取晶胞應(yīng)滿足晶胞是晶體微觀空間基本平移單位的定義，例如晶胞的頂角應(yīng)完全相同等。）或 a=bc，c軸向上（3分）第6題（8分） 6-1 對比實(shí)驗(yàn)：其一的草酸溶液中加Mn2+離子，另一不加。在滴加KMnO4溶液時(shí)，加Mn2+者反應(yīng)速率快。（4分） 6-2 尋找一種試劑能與Mn(VI)、Mn(IV)或Mn(III)生成配合物或難溶物；加入這種試劑，反應(yīng)速率變慢。（4分） （注：表述形式不限。其他設(shè)計(jì)思想也可以，只要有道理都可得分。） 第7題（10分） X是Au（2分）；Y是AuCl3（2分）；Z是HAuCl43H2O（2分） 要點(diǎn)1：X為不活潑金屬,設(shè)為一種重金屬,但熟悉的金屬或者其氯化物與鋅的置換反應(yīng)得到的產(chǎn)物的質(zhì)量太小,或者其水溶液顏色不合題意,均不合適,經(jīng)諸如此類的排他法假設(shè)X為金，由此Y=AuCl3，則置換反應(yīng)的計(jì)算結(jié)果為：2AuCl33Zn3ZnCl22Au 反應(yīng)得到Au的質(zhì)量0.100 mol/L0.500 L197 g/mol9.85 g 反應(yīng)消耗Zn的質(zhì)量0.100 mol/L0.500 L65.39 g/mol3/24.90 g 反應(yīng)后得到的固體質(zhì)量增重：9.85 g4.90 g4.95 g (2分) 要點(diǎn)2：由AuCl3溶于鹽酸得到的黃色晶體中Au的含量占50%,而AuCl3中Au的含量達(dá)65%,可見Z不是AuCl3,假設(shè)為配合物HAuCl4,含Au 58%,仍大于50%,故假設(shè)它是水合物,則可求得：HAuCl43H2O的摩爾質(zhì)量為393.8其中Au的含量為197/39450%。(2分)其他推理過程，只要合理，也得滿分。 第8題（11分） 8-1 B： C： D： (各2分,共6分) 8-2 B為3-硫甲基-1，2-環(huán)氧丙烷或甲基-2，3環(huán)氧丙基硫醚；C為：2-羥基-3-硫甲基-丙肼或1-硫甲基-3-肼基-2-丙醇 （各2分，共4分） 8-3 氣，H2O和CH3OH為液態(tài)主要是由于存在分子間氫鍵,H2S無氫鍵而呈氣態(tài),CH3SH也無氫鍵,故也可能也是氣態(tài)。（1分）(其他理由只要合理均得滿分。注:其沸點(diǎn)僅6;常識:它是燃?xì)獾奶砦秳?其惡臭可導(dǎo)致燃?xì)庑孤兜木X。本題的答案可用倒推法得出，只需有取代、縮合等概念而無須預(yù)先具備本題涉及的具體反應(yīng)的知識)。 第9題（10分） 9-1 A、 B、 C、 D、 (各2分；共8分。不標(biāo)出非甲基碳上的H不扣分。注：本題除第1個(gè)反應(yīng)外，其他反應(yīng)可用倒推法得出答案。) 9-2 布洛芬系統(tǒng)命名：2-對-異丁苯基-丙酸或2-4-(3-甲基丙基)-苯基-丙酸(2分) 1 2 3第10題（5分） 10-1 NH3+HCl=NH4Cl(2分) (注:答其他非質(zhì)子轉(zhuǎn)移的任何“化合反應(yīng)”得1分)。（3分） 10-2 參考圖形： （注：硼上氫氯互換如參考圖形仍按正確論，但上下的C、B分別連接H和Cl，不允許互換。） 第11題（10分） 11-1 12， ，鈉(各1分，總3分) 11-2 晶胞體積V2(116 pm167 pm)3181106 pm3 離子體積 v4x (4/3)(116 pm)34x (4/3)(167 pm)3104106 pm3 v/V57.5% （1分）（有效數(shù)字錯(cuò)誤扣1分,V和v的計(jì)算結(jié)果可取4位，其中最后1位為保留數(shù)字，不扣分。）11-3 表面原子為8(頂角)6(面心) 12(棱中心)26總原子數(shù)為 8(頂角)6(面心)12(棱中心)+1(體心)27表面原子占總原子數(shù) 26/27100%96 %（1分）注：26和27均為整數(shù)值，比值26/27是循環(huán)小數(shù)0.962, 取多少位小數(shù)需根據(jù)實(shí)際應(yīng)用而定, 本題未明確應(yīng)用場合，無論應(yīng)試者給出多少位數(shù)字都應(yīng)按正確結(jié)果論。11-4 計(jì)算分兩個(gè)步驟：步驟一：計(jì)算表面原子數(shù)?？捎胣2、3的晶胞聚合體建立模型，得出計(jì)算公式，用以計(jì)算n10。例如，計(jì)算公式為：8(n1)12n12(n1)26n2x6(n1)n26 頂角 棱上棱交點(diǎn) 棱上棱心 面上棱交點(diǎn) 面上面心 面上棱心n10，表面原子總數(shù)為2402 （2分）步驟二：計(jì)算晶胞聚合體總原子數(shù)：n388 7/8(n1)123/4n123/4(n1)26/2n26/2(n1)n26/2 80007 81 90 243 300 5409261 （2分）表面原子占總原子數(shù)的百分?jǐn)?shù)： (2402/9261)100%26% （1分） （總5分）（注：本題計(jì)算較復(fù)雜，若應(yīng)試者用其他方法估算得出的數(shù)值在26% 左右2個(gè)百分點(diǎn)以內(nèi)可得3分，3個(gè)百分點(diǎn)以內(nèi)可得2分，其估算公式可不同于標(biāo)準(zhǔn)答案，但其運(yùn)算應(yīng)無誤。本題要求作估算，故標(biāo)準(zhǔn)答案僅取整數(shù)，取更多位數(shù)不扣分。） 第12題（11分）12-1 2C4H1013O28 CO210H2O (1分)(必須配平; 所有系數(shù)除2等方程式均應(yīng)按正確論。)12-2 O24e2 O2 (2分)(O2取其他系數(shù)且方程式配平也給滿分。)C4H1013O226e4 CO25 H2O（2分）（系數(shù)加倍也滿分。）向負(fù)極移動(dòng)；（1分；答向陽極移動(dòng)或向通入汽油蒸氣的電極移動(dòng)也得滿分。）負(fù)極。（1分；答陽極或通入汽油蒸氣的電極也得滿分）12-3 燃料電池具有較高的能量利用率。（2分）（答內(nèi)燃機(jī)能量利用率較低也滿分；用熱力學(xué)第二定律解釋等，得分相同。）12-4 為維持電荷平衡, 晶體中的O2將減少(或?qū)е翺2缺陷)從而使O2得以在電場作用下向負(fù)極(陽極)移動(dòng) 。(1分