中國化學(xué)會第26屆(2012)全國高中生化學(xué)競賽(初賽)試卷及答案

1、中國化學(xué)會第26屆全國高中學(xué)生化學(xué)競賽(省級賽區(qū))試卷(2021年9月2日9：00-12:00共計3小時)競賽時間3小時.遲到超過30分鐘者不能進(jìn)考場.開始測試后1小時內(nèi)不得離場.時間到,把試卷(反面前上)放在桌面上,立即起立撤離考場.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.草稿紙在最后一頁.不得持有任何其他紙張.姓名、報名號和所屬學(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.允許使用非編程計算器以及直尺等文具第1題(7分)1-1向硫酸鋅水溶液中滴加適當(dāng)濃度的氨水至過量,發(fā)生兩步主要反響.簡述實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象并寫出兩步主要反響的離子方程式.無色溶液產(chǎn)生白色沉淀,后

2、逐漸溶解(1分,如只寫白色沉淀溶解不扣分,未說明白色,扣0.5分)(1) Zn2+2NH3+2H2O=Zn(OH)2J+2NH4+(1分)寫成如下形式均給分：Zn2+2NH3-H2O=Zn(OH)2J+2NH4+Zn(H2O)62+2NH3-H2O=Zn(OH)2J+2NH4+6H2OZn(H2O)62+2NH3=Zn(OH)2J+2NH4+2H2O(2) Zn(OH)2+2NH4+2NH3=Zn(NH3聞2+2H2O如寫成Zn(OH)2+4NH3=Zn(NH3)42+2OH也對,如產(chǎn)物寫成Zn(NH3悶2+扣0.5分,因主要產(chǎn)物是Zn(NH3)42+1-2化合物Cu(Pydc)(amp)3H

3、2O的組成為ChH1(4uN4O7,熱重分析曲線說明,該化合物受熱分解發(fā)生兩步失重,第一個失重峰在200250C,失重的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為15.2%.第二個失重峰在400500C,失重后的固態(tài)殘渣質(zhì)量為原化合物質(zhì)量的20.0%.Pydc和amp是含有芳環(huán)的有機(jī)配體.通過計算答復(fù)：(1)第一步失重失去的組分.水分子或H2O3個水分子或3H2OC11H14CUN4O7的式量約377.8,失去3個水分子,失重質(zhì)量分?jǐn)?shù)理論值為14.3%.1分(3) 第二步失重后的固態(tài)殘渣是什么,解釋理由.CuO或CU2O的混合物(2分)理由：CuO、CU2O及C11H14CUN4O7的式量分別為79.55、143.1和377

4、.8.假設(shè)殘渣為CuO,那么失重質(zhì)量分?jǐn)?shù)為79.55/377.8=21.1%;假設(shè)殘渣為Cu?.,那么質(zhì)量分?jǐn)?shù)為143.1/(377.8X2)=18.9%,實(shí)驗(yàn)值為20%介于兩者之間,故殘渣是兩者的混合物.(1分)只答CuO或只答Cu2O,只得1分.答CuO和Cu混合物,計算正確,理由表述清楚,也可得3分.雖然計算正確,但物質(zhì)在題設(shè)條件下不存在(如乙快銅、氫化銅等),也可得1分(計算分).第2題(7分)A和X是兩種常見的非金屬元素,其核外電子數(shù)之和為22,價電子數(shù)之和為10.在一定條件下可生成AX、AX3(常見的Lewis酸)、A2X4和A4X4,反響如下：A(s)+3/2X2(g)AX3(g

5、)AX3(g)Hg'放申,"AX(g)+2X(g)2Hg+2X(g)*Hg2X2(g)AX(g)+AX3(g)*A2X4(g)4AX(g)A4X4(s)2-1指出A和X各是什么元素.A:BX:Cl共3分各1.5分2-2A4X4具有4個三重旋轉(zhuǎn)軸,每個A原子周圍都有4個原子,畫出A4X4的結(jié)構(gòu)示意圖.CE導(dǎo).d日"E(2分)2-3寫出AX3與CH3MgBr按計量數(shù)比為1：3反響的方程式.BCl3+3CH3MgBr>B(CH3)3+3MgBrCl(1分)AX3+3CH3MgBr>B(CH3)3+3MgBrCl寫成BCl3+3CH3MgBr>B(CH3)

6、3+3/2MgBr2+3/2MgCl2也可2-4寫出A2X4與乙醇發(fā)生醇解反響的方程式.B2cl4+4C2H5OH->B2(OC2H5)4+4HCl(1分)A2X4+4c2H50H>A2(OC2H5)4+4HX第3題(10分)CuSO4溶液與K2c2.4溶液反響,得到一種藍(lán)色晶體.通過下述實(shí)驗(yàn)確定該晶體的組成：(a)稱取0.2073g樣品,放入錐形瓶,參加40mL2mol-L1的H2SO4,微熱使樣品溶解,力口入30mL水,加熱近沸,用0.02054molL1MnO4溶液滴定至終點(diǎn),消耗24.18mL.(b)接著將溶液充分加熱,使淺紫紅色變?yōu)樗{(lán)色,冷卻后參加2gKI固體和適量Na2

7、CO3,溶液變?yōu)樽厣⑸沙恋?用0.04826molL_1的Na2s2O3溶液滴定,近終點(diǎn)時參加淀粉指示劑,至終點(diǎn),消耗12.69mL.3-1寫出步驟a中滴定反響的方程式.2MnO4+5H2c2O4+6H+=2Mn2+10CO2T+8H2O(1分)3-2寫出步驟b中溶液由淡紫色變?yōu)樗{(lán)色的過程中所發(fā)生反響的方程式.4MnO4+12H+=Mn2+5O2t+6H2O(2分)3-3用反響方程式表達(dá)KI在步驟b中的作用：寫出Na2s2O3滴定反響的方程式.KI與Cu2+作用：2Cu2+5I=2CuIJ+I3(1分)3-4通過計算寫出藍(lán)色晶體的化學(xué)式(原子數(shù)取整數(shù)).根據(jù)3-1中的反響式和步驟a中的數(shù)據(jù)

8、,得：n(C2O42)=0.02054mol-L1X24.18mLX5/2=1.241mmol(1分)根據(jù)3-3中的反響式和步驟b中的數(shù)據(jù),可得：n(Cu2+)=0.04826molL1x12.69mL=0.6124mmol(1分)n(Cu2+)：n(C2O42)=0.6124mmol：1.2416mmol=0.49330.5配離子組成為CU(C2O4)220(1分)由電荷守恒,晶體的化學(xué)式為K2Cu(C2.4)2XH2.,一.,f»3_結(jié)晶水的質(zhì)量為：0.2073g0.6124X10molXMK2Cu(C204)2=0.2073g0.6124x103molx317.8g-mol1=

9、0.0127g1.n(H2O)=0.0127g/(18.02gmol)=0.000705mol=0.705mmoln(H2O)：n(Cu2+)=0.705:0.6124=1.15x=1或用n(C2O42)和n(Cu2+)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的均值0.6180mmol計算水的質(zhì)量：-3_0.2073g0.6180X10molxMK2Cu(C2O4=0.0109g,一.1、_.n(H2O)=0.0109g/(18.02gmol)=0.000605mol=0.605mmoln(H2O)：n(Cu2+)=0.605:0.6124=0.989x=1其他合理的方式,均給分.第4題5分1976年中子衍射實(shí)驗(yàn)證實(shí)：tra

10、ns-Coen2c3C1HCl-2H2O晶體中只存在3種含鉆的A+和CloX+中所有原子共面,有對稱中央和3個相互垂直的鏡面.注:en是乙二胺的縮寫符號.4-1畫出A+及其立體異構(gòu)體的結(jié)構(gòu)簡圖.4-2畫出X+的結(jié)構(gòu)圖.HH0,H0H.H'2分畫成實(shí)線扣1分,未寫正號不扣分.第5題8分從尿素和草酸的水溶液中得到一種超分子晶體.X射線衍射實(shí)驗(yàn)說明,該晶體屬于單斜晶系,晶胞參數(shù)a=505.8pm,b=1240pm,c=696.4pm,3=98.13°.晶體中兩種分子通過氫鍵形成二維分子結(jié)構(gòu),晶體密度D=1.614g-cm3o5-1推求晶體中草酸分子和尿素分子的比例.,一°

11、223晶胞體積V=abcsin3=505.8pmx1240Pmx696.4pmxsin98.13=4.324X10cm1分一.一一一223._.,3_一22晶胞質(zhì)量=VD=4.324X10cmX1.614g-cm=6.979X10g1分1假設(shè)晶胞中含1個草酸分子和1個尿素分子,那么質(zhì)量為2.493X1022g,密度約為0.577g-cm3,不符合測定結(jié)果,也不符合對稱性要求.2假設(shè)晶胞中含1個草酸分子和2個尿素分子,那么質(zhì)量為3.490X1022g,密度約為0.8071g-cm3,也不符合測定結(jié)果,也不符合對稱性要求.一"-.一一一一-223假設(shè)晶胞中含2個草酸分子和4個尿素分子,那

12、么質(zhì)量為6.980X10g,密度符合測定結(jié)果,對稱性也滿足題意.因而晶胞中含有22個草酸分子和4個尿素分子,即二者比例1：2.1分5-2畫出一個化學(xué)單位的結(jié)構(gòu),示出其中的氫鍵.HH,00-H,-0HH0"-H-0.H-附H3分化學(xué)單位：1分只畫出1個草酸分子和1個尿素分子,不給分.氫鍵：2分只畫出2個草酸的羥基與尿素的厥基形成較強(qiáng)的OHO氫鍵,得1分.只畫出2個尿素的氨基與草酸的竣基形成較弱的NHO氫鍵,得1分.第6題6分2,3一口比咤二竣酸,俗稱唾咻酸,是一種中樞神經(jīng)毒素,阿爾茲海默癥、帕金森癥等都與它有關(guān).常溫下唾咻酸呈固態(tài),在185190c下釋放CO2轉(zhuǎn)化為煙酸.6-1晶體中,

13、唾咻酸采取能量最低的構(gòu)型,畫出此構(gòu)型碳原子上的氫原子以及孤對電子可不畫.其他答案不得分.一個氫必須在氮原子上,氮原子必須帶正電荷,另一個氫原子必須在兩個氧原子之間,但不要求氫鍵的鍵角,該鍵是否對稱也不要求,2位的取代基必須是竣酸根負(fù)離子.6-2唾咻酸在水溶液中的pKa1=2.41,寫出其一級電離的方程式共軻酸堿用結(jié)構(gòu)簡式表示夕一匕.尸iY方杵式左邊不電離后寫成H一不扣分未標(biāo)正負(fù)號扣I分"fl""'cooii6-3畫出煙酸的結(jié)構(gòu).假設(shè)畫成也給2分.第7題10分硼的總濃度0.4molmol1的硼酸及其鹽的水溶液中不僅存在四硼酸根離子B4還存在電荷為一1的五硼酸

14、根離子以及電荷為一1和一2的兩種三硼酸根離子.這些多硼酸根離子和BOH4一縮合而成,結(jié)構(gòu)中硼原子以BOB的方式連接成環(huán).7-1上述五硼酸根離子中,所有三配位硼原子的化學(xué)環(huán)境完全相同,畫出其結(jié)構(gòu)示意圖不畫孤對電子,羥基用一OH表達(dá)4分未標(biāo)負(fù)號扣1分.7-2右圖示出硼酸一硼酸鹽體系在硼的總濃度為0.4molmol1時,其存在形式與pH的關(guān)系.1、2、3、4分別為4種多硼酸根離子存在的區(qū)域.推出1、2、3、4分別對應(yīng)的多硼酸根離子的化學(xué)式.注：以B4O5OH42為范例,書寫其他3種多硼酸根離子的化學(xué)式；形成這些物種的縮合反響速率幾乎相同,其排列順序不受反應(yīng)速率制約；本體系中縮合反響不改變硼原子的配位

15、數(shù).4-一一一1：B5O6OH41分2：B3O3OH42分_2,_2-,3:B4O5OH41分4：B3O3OH52分1：五硼酸根,B5O6OH44,三配位硼原子和四配位硼原子的比例2：三硼酸根,B3O3OH4,三配位硼原子和四配位硼原子的比例3：四硼酸根,B4O5OH42,三配位硼原子和四配位硼原子的比例4：三硼酸根,B3O3OH52,三配位硼原子和四配位硼原子的比例11224221第8題(16分)右圖示出在碳酸一碳酸鹽體系(CO32一的分析濃度為1.0X102mol-L1)中,鈾的存在物種及相關(guān)電極電勢隨pH的變化關(guān)系(EpH圖,以標(biāo)準(zhǔn)氫電極為參比電極).作為比擬,虛線示出H+/H2和O2/

16、H2O兩電對的EpH關(guān)系.8-1計算在pH分別為4.0和6.0的條件下碳酸一碳酸鹽體系中主要物種的濃度._,7,._.一一11H2CO3：Ka1=4.5X10,Ka2=4.7X10溶液中存在如下平衡：H2CO3=H+HCO3Ka1=c(H+)c(HCO3)/c(H2CO3)=4.5X1070.5分HCO3=H+CO32Ka2=c(H+)c(CO32)/c(HCO3)=4.7X10110.5分pH=4.4,c(H+)=1.0X104mol錯誤！鏈接無效c(H2CO3)=c(H+)c(HCO3)/錯誤！鏈接無效.=2.2X107錯誤！鏈接無效.)c(CO32)=c(HCO3)x4.7X1011/c

17、(H+)=4.7X107錯誤！鏈接無效.)溶液中以H2CO3為主,c(H2CO3)=1.0X102mol錯誤！鏈接無效.1pH=4.4,c(H+)=1.0X106mol錯誤！鏈接無效.c(H2CO3)=c(H+)c(HCO3)/錯誤！鏈接無效.=2.2錯誤！鏈接無效.)c(CO32)=c(HCO3)X4.7X10"/c(H+)=4.7X105錯誤！鏈接無效.)1溶液中以H2CO3和HCO3一形成緩沖溶液.c(HCO3)=1.0X102mol錯誤！鏈接無效./3.2=3.1X105mol錯誤！鏈接無效0.5分c(H2CO3)=2.2錯誤！鏈接無效.)=6.8X103mol錯誤！鏈接無效

18、0.5分其他計算方法合理,答案正確,也得總分值.8-2圖中a和b分別是pH=4.4和6.1的兩條直線,分別寫出與a和b相對應(yīng)的軸的物種發(fā)生轉(zhuǎn)化的方程式.a：UO22+H2CO3>UO2CO3+2H+1分2b：UO2CO3+2HCO3>UO2(CO3)2+H2CO31分8-3分別寫出與直線c和d相對應(yīng)的電極反響,說明其斜率為正或負(fù)的原因.c：4UO22+H2O+6e->U4O9+2H+1分該半反響消耗H+,pH增大,H+濃度減小,不利于反響進(jìn)行,故電極電勢隨pH增大而降低,即E-pH線的斜率為負(fù).8-4在pH=4.0的緩沖體系中參加UCl3,寫出反響方程式.d:U3+2H2O&

19、gt;UO2+1/2H2+3H+2分由圖左下局部的E(UO2/U3+)pH關(guān)系推出,在pH=4.0時,E(UO2/U3+)遠(yuǎn)小于E(H7H2),故UC%參加水中,會發(fā)生上述氧化復(fù)原反響.8-5在pH=8.012之間,體系中UO2(CO3)34和“O9(s)能否共存說明理由；UO2(CO3)34一和UO2(s)能否共存說明理由.UO2(CO3)34和U4O9能共存1分理由：E(UO2(CO3)34/U4O9)低于E(O2/H2O)而高于E(H+/H2),因此,其氧化形態(tài)UO2(CO3)34不能氧化水而生成.2,其復(fù)原形態(tài)U4O9(S)也不能復(fù)原水產(chǎn)生H2.1分假設(shè)只答UO2(CO3)34和U4O

20、9(S)二者不反響,只得0.5分4-UO2CO33和U02S不能共存1分理由：EUO2CO334/U4O9高于EU4O9/UO2,當(dāng)UO2CO334和U02S相遇時,會發(fā)生反響：UO2CO334+3UO2+H2O=U4O9+2HCO3+CO321分第9題12分Knoevenagel反響是一類有用的縮合反響.如以下圖所示,丙二酸二乙酯與苯甲醛在六氫口比咤催化下生成2-苯亞甲基丙二酸二乙酯.CHOCH2COOCH2CH32+9-1指出該反響中的親核試劑.丙二酸二乙酯寫結(jié)構(gòu)簡式也可以切犯、人用"3&、.一飛位的,FRIIT寫一口給1分答丙二酸二乙酯和六氫毗咤也得2分；只答六氫口比咤而未答出丙二酸二乙酯不得分.假設(shè)籠統(tǒng)答