2000年全國(guó)高中學(xué)生化學(xué)競(jìng)賽_初賽_試題及答案.pdf

2000 年全國(guó)高中學(xué)生化學(xué)競(jìng)賽 初賽 試題及答案 按 為節(jié)省版面原試題提供的給出元素符號(hào)和相對(duì)原子質(zhì)量的元素周期表和對(duì)評(píng)分的某些說(shuō)明被刪節(jié) 1 1999 年是人造元素豐收年 一年間得到第114 116和 118號(hào) 3 個(gè)新元素 按已知的原子結(jié)構(gòu)規(guī)律 118 號(hào)元素應(yīng)是第周期第族元素 它的單質(zhì)在常溫常壓下最可能呈現(xiàn)的狀態(tài)是 氣 液 固選一填 入 態(tài) 近日傳聞俄國(guó)合成了第166 號(hào)元素 若已知原子結(jié)構(gòu)規(guī)律不變 該元素應(yīng)是第周期第族元 素 5分 答案 七 零 氣 八 VIA 2 2000 年是勒沙特列 Le Chatelier 1850 1936 誕生 150 周年 請(qǐng)用勒沙特列原理解釋如下生活中的常 見(jiàn)現(xiàn)象 打開(kāi)冰鎮(zhèn)啤酒瓶把啤酒倒入玻璃杯 杯中立即泛起大量泡沫 6 分 答案要點(diǎn) 溶解平衡 CO2 氣 CO2 溶液 受CO2氣體的壓力和溫度影響 平衡按勒沙特列原理移動(dòng) 壓力和溫度各 3 分 不與勒沙特列原理掛鉤不給分 3 1999 年合成了一種新化合物 本題用X 為代號(hào) 用現(xiàn)代物理方法測(cè)得 X 的相對(duì)分子質(zhì)量為 64 X 含 碳93 8 含氫 6 2 X 分子中有 3 種化學(xué)環(huán)境不同的氫原子和 4 種化學(xué)環(huán)境不同的碳原子 X分子中同時(shí) 存在 C C C C 和 C C 3 種鍵 并發(fā)現(xiàn)其 C C 鍵比尋常的 C C 短 3 1 X的分子式是 2 分 3 2 請(qǐng)將 X 的可能結(jié)構(gòu)式畫(huà)在下面的方框內(nèi) 4 分 答案 3 1 C5H4 3 2 如圖 1 只有一種可能結(jié)構(gòu) 重鍵位置必須正確 而鍵角和立體結(jié)構(gòu)則不要求 4 理想的宏觀單一晶體呈規(guī)則的多面體外形 多面體的面叫晶面 今有一枚 MgO 單晶如圖 2 所示 它有 6 個(gè)八角形晶面和8 個(gè)正三角形晶面 宏觀晶體的晶面是與微觀晶胞中一定取向的截面對(duì)應(yīng)的 已知 MgO 的晶體結(jié)構(gòu)屬NaCl 型 它的單晶的八角形面對(duì)應(yīng)于它的晶胞的面 請(qǐng)指出排列在正三角形晶面上的 原子 用元素符號(hào)表示原子 至少畫(huà)出 6 個(gè)原子 并用直線(xiàn)把這些原子連起 以顯示他們的幾何關(guān)系 6 分 答案 見(jiàn)圖 3 圖 4 所有原子都是Mg 得3 分 所有原子都是 O 得 3 分 畫(huà)更多原子者仍應(yīng)有正確幾何 關(guān)系 圖 2 圖3 圖4 5 最近發(fā)現(xiàn)一種由鈦原子和碳原子構(gòu)成的氣態(tài)團(tuán)簇分子 如圖 5 所示 頂角和面心的原子是鈦原子 棱 的中心和體心的原子是碳原子 它的化學(xué)式是 圖5 40 化 學(xué) 教 育2001 年第 1期 答案 Ti14C13 2分 6 某中學(xué)同學(xué)在一本英文雜志上發(fā)現(xiàn) 2 張描述結(jié)構(gòu)變化的簡(jiǎn)圖如圖 6 圖中 是長(zhǎng)鏈的省略符 號(hào) 圖6 未讀原文 他已經(jīng)理解 左圖是生命體內(nèi)最重要的一大類(lèi)有機(jī)物質(zhì) 填中文名稱(chēng) 的模型化的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn) 圖 右圖是由于左圖物質(zhì)與 化學(xué)式 即 中文名稱(chēng) 發(fā)生反應(yīng)后的模型化的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖 由 左至右的變化的主要科學(xué)應(yīng)用場(chǎng)合是 但近年來(lái)我國(guó)一些不法奸商卻利用這種變化來(lái)坑 害消費(fèi)者 消費(fèi)者將因 答案 蛋白質(zhì) 或多肽 CH2O 甲醛 制作 動(dòng)物 標(biāo)本 或保存尸體 食物中殘余甲醛可與人體蛋白質(zhì)發(fā) 生同右圖所示的反應(yīng)而受害 5 分 每空 1 分 7 最近 我國(guó)某高校一研究小組將 0 383g AgCl 0 160 g Se 和0 21 g NaOH 裝入充滿(mǎn)蒸餾水的反應(yīng)釜中 加熱到115 10 小時(shí)后冷至室溫 用水洗凈可溶物后 得到難溶于水的金屬色晶體 A 在顯微鏡下觀察 發(fā)現(xiàn)A 的單晶竟是六角微型管 圖 7 有望開(kāi)發(fā)為特殊材料 現(xiàn)代物理方法證實(shí)A 由銀和硒兩種元素組成 Se 的質(zhì)量幾近原料的 2 3 A 的理論產(chǎn)量約 0 39 g 7 1 寫(xiě)出合成 A 的化學(xué)方程式 標(biāo)明 A 是什么 3分 7 2 溶于水的物質(zhì)有 2分 答案 7 1 4AgCl 3Se 6NaOH 2Ag2Se Na2SeO3 4NaCl 3H2O 2分 A 1 分 7 2 NaCl NaOH Na2SeO3 Na2Se 2 分 Na2Se 獨(dú)得 1分 注 Na2Se 是由于原料中 過(guò)量的Se 歧化產(chǎn)生的 圖7 8 某中學(xué)生取純凈的Na2SO3 7H2O 50 00 g 經(jīng) 600 以上的強(qiáng)熱至恒重 分析及計(jì)算表明 恒重后的樣 品質(zhì)量相當(dāng)于無(wú)水亞硫酸鈉的計(jì)算值 而且各元素的組成也符合計(jì)算值 但將它溶于水 卻發(fā)現(xiàn)溶液的堿性 大大高于期望值 經(jīng)過(guò)仔細(xì)思考 這位同學(xué)解釋了這種反?，F(xiàn)象 并設(shè)計(jì)了一組實(shí)驗(yàn) 驗(yàn)證了自己的解釋是 正確的 8 1 他對(duì)反常現(xiàn)象的解釋是 請(qǐng)用化學(xué)方程式表達(dá) 5 分 8 2 他設(shè)計(jì)的驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)是 請(qǐng)用化學(xué)方程式表達(dá) 5 分 答案 8 1 4Na2SO3 3Na2SO4 Na2S 5 分 8 2 略 說(shuō)明 此題給出的信息未明確 8 1 所示的歧化是否 100 地將 Na2SO3完全轉(zhuǎn)化為Na2SO4和 Na2S 因此 只有全面考慮存在完全轉(zhuǎn)化和不完全轉(zhuǎn)化兩種情形 并分別對(duì)兩種情形的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行設(shè)計(jì)才是完 整的答案 不考慮析出硫的反應(yīng) SO32 2S2 6H S 3H2O寫(xiě)成H2S 和H2SO3反應(yīng)也得分 的正確應(yīng) 答者只得 4 分 9 最近 我國(guó)一留美化學(xué)家參與合成了一種新型炸藥 它跟三硝基甘油一樣抗打擊 抗震 但一經(jīng)引爆就 發(fā)生激烈爆炸 據(jù)信是迄今最烈性的非核爆炸品 該炸藥的化學(xué)式為 C8N8O16 同種元素的原子在分子中是 毫無(wú)區(qū)別的 9 1 把它的結(jié)構(gòu)式畫(huà)在右面方框內(nèi) 4分 9 2 把它的爆炸反應(yīng)方程式寫(xiě)在下面的方框內(nèi) 2 分 9 3 它具有強(qiáng)烈爆炸性的原因是 只需給出要點(diǎn)即可 3 分 答案 9 1 見(jiàn)圖 8 答八硝基環(huán)辛四烯者也按正確論 9 2 C8 NO2 8 8CO2 4N2 9 3 1 八硝基立方烷分解得到的兩種氣體都是最穩(wěn)定的化合物 圖8 41 2001年第 1 期化 學(xué) 教 育 2 立方烷的碳架鍵角只有 90o 大大小于 109o28 假設(shè)甲烷水合物固體中的水的密度為 1 g cm3 則其中有水 1m3 1000 kg m3 18 kg mol 55 56 kmol 因此有 CH4 H2O 7 32 kmol 55 6 kmol 1 7 6 說(shuō)明 甲烷水合物的組成可能是 6CH4 46H2O 以上 是最簡(jiǎn)單的參考答案 設(shè)密度為1g cm3也可包含甲烷 只要答案為 CH4 6 9H2O 均可按滿(mǎn)分計(jì) 但設(shè)密度 為0 9g cm3又包含甲烷則不能認(rèn)為是合理的 豈不會(huì)漂到海面上來(lái) 另外 必須給出解題時(shí)的假設(shè) 否則不 能得滿(mǎn)分 12 氯化亞砜 SOCl2 一種無(wú)色液體 沸點(diǎn) 79 重要有機(jī)試劑 用于將 ROH 轉(zhuǎn)化為RCl 氯化亞砜遇水 分解 需在無(wú)水條件下使用 12 1 試寫(xiě)出它與水完全反應(yīng)的化學(xué)方程式 2 分 12 2 設(shè)計(jì)一些簡(jiǎn)單的實(shí)驗(yàn)來(lái)驗(yàn)證你寫(xiě)的化學(xué)方程式是正確的 只需給出實(shí)驗(yàn)原理 無(wú)須描述實(shí)驗(yàn)儀 器和操作 評(píng)分標(biāo)準(zhǔn) 設(shè)計(jì)的合理性 簡(jiǎn)捷 可靠 可操作及表述 4 分 答案 12 1 SOCl2 H2O SO2 2HCl 說(shuō)明 寫(xiě)成 H2SO3也按正確答案論 12 2 向水解產(chǎn)物的水溶液加入硫化氫應(yīng)得到硫磺沉淀 向另一份水解產(chǎn)物的水溶液加入硝酸銀應(yīng)得 到白色沉淀 說(shuō)明 檢出 1 種水解產(chǎn)物得 1 分 42 化 學(xué) 教 育2001 年第 1期 13 某烴A 分子式為 C7H10 經(jīng)催化氫化生成化合物 B C7H14 A 在 HgSO4催化下與水反應(yīng)生成醇 但 不能生成烯醇式結(jié)構(gòu) 該結(jié)構(gòu)可進(jìn)一步轉(zhuǎn)化為酮 A 與 KMnO4劇烈反應(yīng)生成化合物 C 結(jié)構(gòu)式如圖 11 試 畫(huà)出A 的可能結(jié)構(gòu)的簡(jiǎn)式 9 分 答案 見(jiàn)圖 12 13 和 14 說(shuō)明 必須給出3 種結(jié)構(gòu)式 每個(gè)結(jié)構(gòu)式 3 分 共計(jì) 9 分 雙鍵的位置劃錯(cuò)不 給分 此題未給出催化氫化的溫度 未涉及開(kāi)環(huán)反應(yīng) 若學(xué)生在應(yīng)答時(shí)指出可能有開(kāi)環(huán)反應(yīng)而不會(huì)有四元 環(huán)和三元環(huán)的結(jié)構(gòu)式存在也應(yīng)按正確論 圖 11 圖 12 圖13 圖 14 14 鉑系金屬是最重要的工業(yè)催化劑 但其儲(chǔ)藏已幾近枯竭 上小行星去開(kāi)采還純屬科學(xué)幻想 研究證 實(shí) 有一類(lèi)共價(jià)化合物可代替鉑系金屬催化劑 它們是堅(jiān)硬的固體 熔點(diǎn)極高 高溫下不分解 被稱(chēng)為 千禧 催化劑 millennium catalysts 下面 3種方法都可以合成他們 在高溫下將烴類(lèi)氣體通過(guò)鎢或鉬的氧化物的表面 高溫分解鎢或鉬的有機(jī)金屬化合物 即 鎢或鉬與烴或烴的鹵代物形成的配合物 在高度分散的碳表面上通過(guò)高溫氣態(tài)鎢或鉬的氧化物 14 1 合成的化合物的中文名稱(chēng)是和 共 4分 各 2 分 14 2 為解釋這類(lèi)化合物為什么能代替鉑系金屬 提出了一種電子理論 認(rèn)為這些化合物是金屬原子與 非金屬原子結(jié)合的原子晶體 金屬原子周?chē)膬r(jià)電子數(shù)等于同周期的鉑原子或釕原子的價(jià)電子數(shù) 這類(lèi)化 合物的化學(xué)式 即最簡(jiǎn)式或?qū)嶒?yàn)式 是和 4 分 各 2分 答案 14 1 碳化鉬 碳化鎢 14 2 Mo2C WC 說(shuō)明 每個(gè)鎢原子的 d 軌道上平均多了 4 個(gè)電子 相當(dāng)于 Pt 的電子結(jié)構(gòu) 每個(gè)鉬原子 的 d軌道上多了 2 個(gè)電子 相當(dāng)于Ru 原子的電子構(gòu)型 15 2 00 L 標(biāo)準(zhǔn)狀況測(cè)定值 氫氣和 5 00 克氯氣混合經(jīng)光照后直至檢不出氯氣剩余 加入 9 00 NaOH 溶液 80 0 mL 密度 d 1 10 g mL 問(wèn) 需要加入多少毫升 0 100 mol L 的H2SO4才能使溶液呈中性 10 分 答案 設(shè)氫氣的體積已折合為標(biāo)準(zhǔn)狀況 則 氫氣 0 0893 mol 氯氣 0 0705 mol 氫氣是過(guò)量的 80 0 mL 9 00 NaOH 溶液的質(zhì)量為 88 0 g 其中含 NaOH 質(zhì)量 0 198mol 吸收HCl 氣體后尚剩余NaOH 為 0 057 mol 中和 NaOH 需要的H2SO40 0285 mol 保留 1 位有效數(shù)字 需要 0 100 mol L 的H2SO4溶液的體積為 285 mL 說(shuō)明 計(jì)算步驟不同時(shí) 有效數(shù)字可能有差別 答 280 290 均可按正確答案論 此題主要目的是心理測(cè) 試 試題答案提供人 吳國(guó)慶