中國化學(xué)會2003年全國高中學(xué)生化學(xué)競賽(省級賽區(qū))

1、2003年全國高中學(xué)生化學(xué)競賽（省級賽區(qū)）試題第一題（5分）二戰(zhàn)期間日本是在戰(zhàn)場上唯一大量使用毒氣彈的國家，戰(zhàn)爭結(jié)束日軍撤退時，在我國秘 密地遺棄了大量未使用過的毒氣彈，芥子氣是其中一種毒氣。芥子氣的分子式為 （ClCH 2CH2）2S。人接觸低濃度芥子氣并不會立即感受痛苦，然而，嗅覺不能感受的極低濃度 芥子氣已能對人造成傷害，而且，傷害是慢慢發(fā)展的。1 .用系統(tǒng)命名法命名芥子氣。2 .芥子氣可用兩種方法制備。其一是CICH2CH2OH與Na2s反應(yīng)，反應(yīng)產(chǎn)物之一接著與 氯化氫反應(yīng)；其二是 CH2=CH2與S2c12反應(yīng)，反應(yīng)物的摩爾比為2 ： 1。寫出化學(xué)方程式。3 .用堿液可以解毒。寫出反

2、應(yīng)式。第二題（7分）50年前，Watson和Crick因發(fā)現(xiàn)DNA雙螺旋而獲得諾貝爾化學(xué)獎。DNA的中文化學(xué)名稱是： ;構(gòu)成 DNA 的三種基本組分是： 、和； DNA 中的遺傳基因是以 的排列順序存儲的；DNA雙鍵之間的主要作用力是 。給出DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)在現(xiàn)代科技中應(yīng)用的一個實例： 。第三題（5分）在正確選項上圈圈。1 .下列化學(xué)鍵中碳的正電性最強的是A. CF B. C - O C. C-Si D. C-Cl2 .電子構(gòu)型為Xe4f 145d76s2的元素是A.稀有氣體 B.過渡元素C.主族元素 D.稀土元素3 .下列離子中最外層電子數(shù)為 8的是A . Ga3+B. Ti4+C. Cu+

3、 D, Li+第四題（8分）在30c以下，將過氧化氫加到硼酸和氫氧化鈉的混合溶液中，析出一種無色晶體 X。組 成分析證實，該晶體的質(zhì)量組成為 Na 14.90%, B 7.03%, H 5.24%。加熱X,得無色晶體Y。 Y含Na 23.0% ,是一種溫和的氧化劑， 常溫下在干燥空氣里穩(wěn)定，但在潮濕熱空氣中分解放氧，廣泛用作洗滌劑、牙膏、織物漂白劑和美發(fā)產(chǎn)品，也用于有機合成。結(jié)構(gòu)分析證實X和Y的晶體中有同一種陰離子Z2 ,該離子中硼原子的化學(xué)環(huán)境相同，而氧原子卻有兩種成健方式。1 .寫出X、Y的最簡式，給出推理過程。X的最簡式：Y的最簡式：推理過程：2 .用最恰當(dāng)?shù)囊暯钱嫵?Z2一離子的立體結(jié)

4、構(gòu)（原子用元素符號表示，共價鍵用短線表示）。第五題（6分）右圖是一種正在投入生 產(chǎn)的大型蓄電系統(tǒng)。左右兩 側(cè)為電解質(zhì)儲罐，中央為電 池，電解質(zhì)通過泵不斷在儲 罐和電池間循環(huán)；電池中的 左右兩側(cè)為電極，中間為離 子選擇性膜，在電池放電和 充電時該膜可允許鈉離子通 過；放電前，被膜隔開的電 解質(zhì)為Na2s2和NaBr3,放 電后，分別變?yōu)镹a2s4和NaBr。1 .左、右儲罐中的電解質(zhì)分別為：左：;右：。2 .寫出電池充電時，陽極和陰極的電極反應(yīng)。陽極：;陰極：。34 .指出在充電過程中鈉離子通過膜的流向。第六題（12分）2003年3月日本筑波材料科學(xué)國家實驗室一個研究小組發(fā)現(xiàn)首例帶結(jié)晶水的晶體在

5、5K下呈現(xiàn)超導(dǎo)性。據(jù)報道，該晶體的化學(xué)式為Nao.35CoO2 1.3H2O,具有COO2-H2O-Na-H2O-CoO2-H2O-Na-H2O-層狀結(jié)構(gòu)；在以“ CoO2”為最簡式表示的二維結(jié)構(gòu) 中，鉆原子和氧原子呈周期性排列，鉆原子被4個氧原子包圍，Co-O鍵等長。1 .鉆原子的平均氧化態(tài)為 。仁衛(wèi)、2 .以代表氧原子，以 代表鉆原子，畫出 CoO2層的結(jié)構(gòu)，用粗 線畫出兩種二維晶胞?？少Y參考的范例是：石墨的二維晶胞是右圖中用 粗線圍攏的平行四邊形。3 .據(jù)報道，該晶體是以Na0.7CoO2為起始物，先跟澳反應(yīng)，然后用 水洗滌而得到的。寫出起始物和澳的反應(yīng)方程式。第七題（5分）杜邦公司因發(fā)

6、明了一項新技術(shù)而獲得了2003年美國總統(tǒng)綠色化學(xué)獎。該技術(shù)利用基因工程將酵母菌的基因引入一種大腸桿菌，用來將葡萄糖發(fā)酵生成1, 3丙二醇。1 .在上述發(fā)酵過程中，葡萄糖首先轉(zhuǎn)化為二羥基丙酮的一磷酸酯，隨后轉(zhuǎn)化為目標產(chǎn) 物。該反應(yīng)對于葡萄糖的原子利用率為 %。原子利用率是目標產(chǎn)物的相對分子質(zhì)量 除以反應(yīng)物相對原子質(zhì)量之和乘以100%。2 .生產(chǎn)1, 3-丙二醇的傳統(tǒng)工藝是以石油為原料按下述路線進行的：石油一乙烯一環(huán) 氧乙烷一 3羥基丙醛1, 3丙二醇。獲得3羥基丙醛的反應(yīng)在乙醛溶劑中進行，用鉆催 化劑或銬催化劑，溫度 80C,壓力107Pa；后一反應(yīng)用饃彳t化劑，溫度 80120 C,壓力1.6

7、 x107Pa。對比之下，新工藝至少具有以下3種綠色化學(xué)特征：第八題（12分）1. （4分）1摩爾高鎰酸鉀在 240300c加熱釋放出19.2g氧氣，寫出反應(yīng)方程式。（已 知 K2MnO4 640 c分解，K3MnO4 800 c分解。）2. （3分）咖啡因?qū)χ袠猩窠?jīng)有興奮作用，其結(jié)構(gòu)式如下。常溫下，咖啡因在水中的溶 解度為2g/100g H2O,加適量水楊酸鈉C6H4（OH）（COONa）,由于形成氫鍵而增大咖啡因的溶 解度。請在附圖上添加水楊酸鈉與咖啡因形成的氫鍵。COOH3. （2分）阿司匹林結(jié)構(gòu)式如右，難溶于水。若和適量檸檬酸三鈉混合，即可增大溶解度。解釋原因。4. （3分）氯仿在苯中

8、的溶解度明顯比1, 1, 1三氯乙烷的大,請給出一種可能的原因（含圖示）。第九題（6分）鈕是我國豐產(chǎn)元素，儲量占全球11%,居第四位。在光纖通訊系統(tǒng)中，光纖將信息導(dǎo)入離光源1km外的用戶就需用5片鈕酸鈕晶體（鈕是第39號元素）。我國福州是全球鈕酸鈕晶 體主要供應(yīng)地，每年出口幾十萬片鈕酸鈕晶體，年創(chuàng)匯近千萬美元（1999年）。鈕酸鈕是四方晶體，晶胞參數(shù) a= 712pm, c= 629pm,密度d=4.22g/cm3,含鈕25%,求鋰酸鈕的化學(xué) 式以及在一個晶胞中有幾個原子。給出計算過程。鈕酸鈦的化學(xué)式：一個晶胞中的原子數(shù)：計算過程：第十題（12分）美國Monsando公司生產(chǎn)了一種除草劑，結(jié)構(gòu)

9、如右圖，10H白酸式電離常數(shù)如下：Pka1 0.8, pKa2 2.3, pKa3 6.0 , pKa4 11.0。|H、/0H與它配套出售的是轉(zhuǎn)基因作物（大豆、棉花、玉米、油菜籽）的種子，轉(zhuǎn)入了抗御該除草劑的基因，噴灑該除草劑 a 國 0U 后其他植物全部死光，唯獨這些作物茁壯成長，由此該除草劑得名roundup,可意譯為“一掃光”。這四種轉(zhuǎn)基因作物已在美國大量種植，并已向我國和巴西等國大量出口，但歐洲至 今禁止進口。1 . Roundup為無色晶體，熔點高達 200 C,根據(jù)如上結(jié)構(gòu)式進行的分子間作用力（包括 氫鍵）的計算，不能解釋其高熔點。試問： Roundap在晶體中以什么型式存在？寫

10、出它的結(jié) 構(gòu)式。2 .加熱至200230C, Roundup先熔化，后固化，得到一種極易溶于水的雙聚體A,其中有酰胺鍵，在316c高溫下仍穩(wěn)定存在，但在無機強酸存在下回流，重新轉(zhuǎn)化為Roundup。畫出A的結(jié)構(gòu)式。3 . Roundup的植物韌皮的體液的 pH約為8;木質(zhì)部和細胞內(nèi)液的 pH為56。試寫出 Roundop后三級電離的方程式 （方程式中的型體附加標注），并問：Roundup在植物動皮液和細胞內(nèi)液的主要存在型體（用你定義的表達）。提示：通?？⑺岬碾婋x常數(shù)介于磷酸的一、二級電離常數(shù)之間。電離方程式：植物動皮液的主要型體：細胞內(nèi)液的主要型體：4 .只有把Roundup轉(zhuǎn)化為它的衍生物，

11、才能測定它的Pki,問：這種衍生物是什么？第十一題（10分）某烯燃混合物的摩爾分數(shù)為十八碳3, 6, 9三烯9%,十八碳3, 6二烯57%,十八碳3一烯34%。1 .烯煌與過氧乙酸可發(fā)生環(huán)氧化反應(yīng)，請以十八碳-3, 6, 9-三烯為例，寫出化學(xué)反應(yīng)方程式。2 .若所有的雙鍵均被環(huán)氧化，計算1摩爾該混合烯煌需要多少摩爾過氧乙酸。3 .若上述混合烯煌中只有部分不飽和鍵環(huán)氧化，請設(shè)計一個實驗方案，用酸堿滴定法 測定分離后產(chǎn)物的環(huán)氧化程度：簡述實驗方案；寫出相關(guān)的反應(yīng)方程式和計算環(huán)氧化程度 （%）的通式。第十二題（12分）中和1.2312g平面構(gòu)型的竣酸消耗 18.00mL 1.20mol/L NaO

12、H溶液，將該竣酸加熱脫水， 生成含碳量為 49.96%的化合物。確定符合上述條件的摩爾質(zhì)量最大的竣酸及其脫水產(chǎn)物的 結(jié)構(gòu)式，簡述推理過程。核酸的結(jié)構(gòu)式：脫水產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)式：推理過程：第一題（5分）1. 2氯乙硫醛（或2氯乙烷硫化物）（1分）2. 2ClCH2CH2OH+Na2S= （HOCH 2CH2S+2NaCl （1 分）（HOCH 2CH2）2S+ 2HCl = （ClCH 2CH2S+ 2H2O （1 分）2CH2=CH2+S2Cl2=（ClCH2CH2）2S+S （1 分）3. （ClCH2CH2）2S+ 20H = （HOCH 2CH2S+ 2Cl （1 分）（用 NaOH 代替 O

13、H 也可。方 程式必須配平才能得分。）第二題（7分）脫氧核糖核酸脫氧核糖（基） 磷酸（基） 堿基 堿基 氫鍵 基因重組（或基因工程、轉(zhuǎn)基因作物、人類全基因圖譜）（每空1分；無“基”字得分相同。）第三題（5分）1. A2. B3. B第四題（8分）O72.83/16.0 = 4.5571. NaBH8O7 NaBH2O4 （各1分；寫成水合物也可）NaBH14.90/23.0 = 0.6487.03/10.8 = 0.6515.24/1.008 = 5.20118X變成Y是脫水過程。X為NaBH2O4 3H2O,則Y中Na的質(zhì)量百分數(shù)為 23/99.8= 0.23（若X是NaBO3 - 4H2O

14、,則丫中Na的質(zhì)量分數(shù)為23/81.8 = 0.28不符合題意。）（1分）1 2-HO/2.、飛BUOH（5分；不寫2 ”不扣分。）H。/F（參考圖形:第五題（6分）1,左：NaBr3/NaBr （1分；只寫一種也可）右：Na2s2/Na2S4 （1分；只寫一種也可）2. 陽極：3NaBr _2e =NaBr3+2Na+ （1 分）陰極：Na2s4 + 2Na+2e =2Na2s2 （1 分） 放電3. 2Na262HNaBB33K=十NNaSS升塢忖媚Br（1 分） 充電4. Na卡的流向為從左到右。（1分）第六題（12分）1. + 3.65 （1 分；不寫 “ + ” 給 0.5 分）（畫

15、出1種晶胞給6分，畫出2種晶胞給9分）（畫成不符合化學(xué)式者如：不是同一形狀平行四邊形的最小體積者以及不符合平移特征的圖形均不得分。）3. Na0.7CoO2+0.35/2Br2=Na0.35CoO2+0.35NaBr （2 分，未配平不給分。）第七題（5分）1 . 84 （2 分）2 .原子利用率高，使用了可再生的植物資源，反應(yīng)在溫和條件下進行因而能耗低，不 使用貴金屬催化劑，不使用有機溶劑，有毒污染物排放少，反應(yīng)在溫和條件進行而不使用高 壓設(shè)備，。（共3分；每答出上列各點之一給 1分。）第八題（12分）1. 5KMnO4 = K2MnO4+K3MnO4+3MnO2 + 3O2 （4分）2.（

16、3分）（不要求氫鍵的鍵角和方向,但要求畫在有孤對電子的氮原子上。）3.阿司匹林中的竣酸和檸檬酸根反應(yīng)形成阿司匹林的鈉鹽。（2分）（若寫方程式表達得分相同，但必須配平。）（2分）CHCl 3的氫原子與苯環(huán)的共聊電子形成氫鍵。（1分）（若只第九題（6分）鈕酸鈕的化學(xué)式：YVO4（1分）計算過程：YVO 4的摩爾質(zhì)量為203.8g/mol ;鈕的質(zhì)量分數(shù)為 50.9/203.8 = 025合題意。203.8/4.22 = 48.3cm3/mol四方晶胞的體積 V= 7122X629X 1030cm3=3.18X 1022cm3 （1 分）48.3/6.02 X 1023=8.02x 10 23cm3

17、 （1 分）3.18X10 22/8.02x 10 23= 3.97= 4 （1 分）一個晶胞中的原子數(shù)：4X6=24 （2分）（類似過程或步驟合并，得分相同）第十題（12分）OH H O1. Cn2P0H （2分）（電荷符號不加圈也可）0、o6HO O O、,.P 2. H0 JnN 0H （3分）（不要求側(cè)鏈的鍵角）（卜 0H0010三H 0I H20C N P0：.、。三h+ （3分，每式1分）3。爐C0P -0 ;4H+植物物皮液的主要型體：（1分）細胞內(nèi)液的主要型體：（和）（1分）4.這種衍生物是Roundup的強酸鹽。（2分）（答鹽酸鹽等也可） 第十一題（10分）1. C2H5CH

18、 = CHCH2 CH = CH CH2 CH = CH C8H17+ 3CH3C000H-C2H5 CH CH CH2 CH CH CH2 CH CH C8H17+ 3CH 3C00H / NJ /000（2 分）2. 1摩爾十八碳三烯環(huán)氧化需3摩爾過氧乙酸；1摩爾十八碳二烯環(huán)氧化需 2摩爾過氧乙酸；1摩爾十八烯環(huán)氧化需 1摩爾過氧乙酸，因此：1摩爾混合烯完全過氧化需過氧乙酸：0.09 X 3+ 0.57 X 2+ 0.34 X 1 = 1.75 mol （2 分）3. 實驗方案：用已知過量的氯化氫（ n/mol）與環(huán)氧化并經(jīng)分離后的混合烯煌反應(yīng)，反 應(yīng)完成后，用已知濃度的氫氧化鈉標準溶液（

19、 c/mol - L 1）滴定反應(yīng)剩余的酸，記錄滴定終 點氫氧化鈉溶液的體積（V/mL）。（2分；若未寫“分離后”，扣1分）相關(guān)方程式： R- CH CH R+ HCl = RCH CH R|OHO Cl （寫出此式即得滿分）NaOH + HCl = NaCl + H2O （ 2 分）計算式：環(huán)氧化程度（） =（n cV/1000）/1.75 X 100% （寫出此式即得滿分）設(shè)x, v, z分別為三烯、二烯和單烯的摩爾分數(shù)，則計算通式為：環(huán)氧化程度（） = （n- cV/1000）/（3x+ 2y+z）x 100% （2 分）第十二題（分）竣酸的結(jié)構(gòu)式:HOOC脫水產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)式;（每式3分；共6分。）HOOCCOOHHOOC