2022年全國高中化學(xué)初賽模擬試題與答案

中國化學(xué)會第25屆全國高中學(xué)生化學(xué)競賽（省級賽區(qū)）試題及答案（2022年9月11日9∶00–12∶00共計3小時）題號12345678910總分滿分1511891010910108100得分評卷人競賽時間3小時。遲到超過半小時者不能進考場。開始考試后1小時內(nèi)不得離場。時間到，把試卷（背面朝上）放在桌面上，立即起立撤離考場。試卷裝訂成冊，不得拆散。所有解答必須寫在指定的方框內(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處。

允許使用非編程計算器以及直尺等文具。評分通則：1．凡要求計算的，沒有計算過程，即使結(jié)果正確也不得分。2．有效數(shù)字錯誤，扣分，但每大題只扣1次。3．單位不寫或表達錯誤，扣分，但每大題只扣1次。4．只要求1個答案、而給出多個答案，其中有錯誤的，不得分。5．方程式不配平不得分。6．不包括在此標(biāo)準答案的分的題，可由評分組討論決定是否給分。第1題（15分）1-12022年是國際化學(xué)年，是居里夫人獲得諾貝爾化學(xué)獎100周年。居里夫人發(fā)現(xiàn)的兩種化學(xué)元素的元素符號和中文名稱分別是和。1-2向TiOSO4水溶液中加入鋅粒，反應(yīng)后溶液變?yōu)樽仙?。在清夜中滴加適量的CuCl2水溶液，產(chǎn)生白色沉淀。生成白色沉淀的離子方程式是；繼續(xù)滴加CuCl2水溶液，白色沉淀消失，其離子方程式是。1-320世紀60年代維也納大學(xué)研究小組報道，三原子分子A可由SF4和NH3反應(yīng)合成；A被AgF2氧化得到沸點為為27℃的三元化合物B。A和B分子中的中心原子與同種端位原子的核間距幾乎相等；B分子有一根三種軸和3個鏡面。畫出A和B的結(jié)構(gòu)式（明確示1-4畫出Al2(n-C4H9)4H2和Mg[Al(CH3)4]2的結(jié)構(gòu)簡式。1-5已知E?(FeO42—/Fe3+)=V，E?(FeO42—/Fe(OH)3)=V。①寫出氯氣和三氯化鐵反應(yīng)形成高鐵酸根的離子方程式。。②寫出高鐵酸鉀在酸性水溶液中分解的離子方程式。。③用高鐵酸鉀與鎂等組成堿性電池，寫出該電池的電極反應(yīng)。第2題（11分）2-1畫出2,4-戊二酮的鈉鹽與Mn3+形成的電中性配合物的結(jié)構(gòu)式（配體用表示）。2-2已知該配合物的磁矩為玻爾磁子，配合物中Mn的未成對電子數(shù)為。2-3回答：該化合物有無手性？為什么？2-4畫出2,4戊二酮負離子的結(jié)構(gòu)簡式（必須明確其共軛部分），寫出其中離域π鍵的表示符號。2-5橙黃色固體配合物A的名稱是三氯化六氨合鈷(Ⅲ)，是將二氯化鈷、濃氨水、氯化銨和過氧化氫混合，以活性炭為催化劑合成的。機理研究發(fā)現(xiàn)，反應(yīng)過程中首先得到Co(NH3)62+離子，隨后發(fā)生配體取代反應(yīng)，得到以新配體為橋鍵的雙核離子B4+，接著發(fā)生橋鍵斷裂，同時2個中心原子分別將1個電子傳遞到均裂后的新配體上，得到2個C2+離子，最后C2+離子在活性炭表面上發(fā)生配體取代反應(yīng)，并與氯離子結(jié)合形成固體配合物A。寫出合成配合物A的總反應(yīng)方程式；畫出B4+和C2+離子的結(jié)構(gòu)式?？偡磻?yīng)方程式：B4+和C2+離子的結(jié)構(gòu)式：第3題（8分）近年來，某些輕元素的含氫化合物及其復(fù)合體系作為氫源受到廣泛關(guān)注?；衔顰（XYH2）和B（XH）都是具有潛在應(yīng)用價值的釋氫材料。A受熱分解生成固體化合物C并放出刺激性氣體D，D可使?jié)駶櫟膒H試紙變藍。A和B混合可優(yōu)化放氫性能。研究發(fā)現(xiàn)，該混合體系的放氫反應(yīng)分三步進行：2A=C+D⑴D+B=A+H2⑵C+B=E+H2⑶將A和B按1∶2的摩爾（物質(zhì)的量）比混合，在催化劑作用下，所含的氫全部以氫氣放出，失重%。A、C、E均能水解生成F和D。G是由X和Y組成的二元化合物，其陰離子是二氧化碳的等電子體，G分解生成E和一種無色無味的氣體I。寫出A、B、C、D、E、F、G和I的化學(xué)式。第4題（9分）固溶體BaInxCo1-xO3-δ是兼具電子導(dǎo)電性與離子導(dǎo)電性的功能材料，Co的氧化數(shù)隨組成和制備條件而變化，In則保持+3價不變。為測定化合物中Co的氧化數(shù)，確定化合物中的氧含量，進行了如下分析：稱取g樣品，加入足量KI溶液和適量HCl溶液，與樣品反應(yīng)使其溶解。以淀粉為指示劑，用mol/LNa2S2O3標(biāo)準溶液滴定，消耗mL。4-1寫出與KI和HCl反應(yīng)的離子方程式。4-2寫出滴定反應(yīng)的離子方程式。4-3計算樣品中Co的氧化數(shù)SCo和氧缺陷的量δ（保留到小數(shù)點后兩位）。第5題（10分）1965年合成了催化劑A，實現(xiàn)了溫和條件下的烯烴加氫。5-1A是紫紅色晶體，分子量，抗磁性。它通過RhCl3·3H2O和過量三苯膦（PPh3）的乙醇溶液回流制得。畫出A的立體結(jié)構(gòu)。5-2A可能的催化機理如下圖所示（圖中16e表示中心原子周圍總共有16個電子）：畫出D的結(jié)構(gòu)式。5-3確定圖中所有配合物的中心原子的氧化態(tài)。5-4確定A、C、D和E的中心離子的雜化軌道類型。5-5用配合物的價鍵理論推測C和E顯順磁性還是抗磁性，說明理由。第6題（10分）NO2和N2O4混合氣體的針管實驗是高中化學(xué)的經(jīng)典素材。理論估算和實測發(fā)現(xiàn)，混合氣體體積由V壓縮為V/2，溫度由298K升至311K。已知這兩個溫度下N2O4(g)2NO2(g)的壓力平衡常數(shù)Kp分別為和。6-1通過計算回答，混合氣體經(jīng)上述壓縮后，NO2的濃度比壓縮前增加了多少倍。6-2動力學(xué)實驗證明，上述混合氣體幾微秒內(nèi)即可達成化學(xué)平衡。壓縮后的混合氣體在室溫下放置，顏色如何變化？為什么？第7題（9分）12000年前，地球上發(fā)生過一次大災(zāi)變，氣溫驟降，導(dǎo)致猛犸滅絕，北美Clovis文化消亡。有一種假說認為，災(zāi)變緣起一顆碳質(zhì)彗星撞擊地球。2022年幾個研究小組發(fā)現(xiàn)，在北美和格林蘭該地質(zhì)年代的地層中存在超乎尋常濃度的納米六方金剛石，被認為是該假設(shè)的證據(jù)。7-1立方金剛石的晶胞如圖7-1所示。畫出以兩個黑色碳原子為中心的C—C鍵及所連接的碳原子。7-2圖7-2上、下分別是立方金剛石和六方金剛石的碳架結(jié)構(gòu)。它們的碳環(huán)構(gòu)型有何不同？7-3六方硫化鋅的晶體結(jié)構(gòu)如圖7-3所示。用碳原子代替硫原子和鋅原子，即為六方金剛石。請在該圖內(nèi)用粗線框出六方金剛石的一個晶胞，要求框線必須包含圖中已有的一段粗線，且框出的晶胞體積最小。7-4立方金剛石中周期性重復(fù)的最小單位包含個碳原子。第8題（10分）化合物B是以β-紫羅蘭酮為起始原料制備維生素A的中間體。β-紫羅蘭酮維生素A由β-紫羅蘭酮生成B的過程如下所示：8-1維生素A分子的不飽和度為。8-2芳香化合物C是β-紫羅蘭酮的同分異構(gòu)體，C經(jīng)催化氫解生成芳香化合物D，D的1HNMR圖譜中只有一個單峰。畫出C的結(jié)構(gòu)簡式。8-3畫出中間體B的結(jié)構(gòu)簡式。8-4以上由β-紫羅蘭酮合成中間體B的過程中，⑵、⑶、⑷、⑹步反應(yīng)分別屬于什么反應(yīng)類型（反應(yīng)類型表述須具體，例如取代反應(yīng)必須指明是親電取代、親核取代還是自由基取代）。第9題（10分）化合物A、B和C的分子式均為C7H8O2。它們分別在催化劑作用和一定反應(yīng)條件下加足量的氫，均生成化合物D（C7H12O2）。D在NaOH溶液中加熱反應(yīng)后在酸化生成E（C6H10O2）和F（CH4O）。A能發(fā)生如下轉(zhuǎn)化：A+CH3MgClM（C8H12O）N（C8H10）生成物N分子中只有3種不同化學(xué)環(huán)境的氫，它們的數(shù)目比為1∶1∶3。9-1畫出化合物A、B、C、D、E、M和N的結(jié)構(gòu)簡式。9-2A、B和C互為哪種異構(gòu)體？（在正確選項的標(biāo)號前打鉤）①碳架異構(gòu)體②位置異構(gòu)體③官能團異構(gòu)體④順反異構(gòu)體9-3A能自發(fā)轉(zhuǎn)化為B和C，為什么？9-4B和C在室溫下反應(yīng)可得到一組旋光異構(gòu)體L，每個旋光異構(gòu)體中有個不對稱碳原子。第10題（8分）威斯邁爾反應(yīng)是在富電子芳環(huán)上引入甲?；挠行Х椒?。其過程首先是N,N-二甲基甲酰胺與POCl3反應(yīng)生成威斯邁爾試劑：接著威斯邁爾試劑與富電子芳環(huán)反應(yīng)，經(jīng)水解后在芳環(huán)上引入甲?；?。例如：10-1用共振式表示威斯邁爾試劑正離子。10-2由甲氧基苯轉(zhuǎn)化為對甲氧基苯甲醛的過程中，需經(jīng)歷以下步驟：⑴芳香親電取代⑵分子內(nèi)親核取代⑶親核加成⑷質(zhì)子轉(zhuǎn)移⑸消除。畫出所有中間體的結(jié)構(gòu)簡式。10-3完成下列反應(yīng)：中國化學(xué)會第25屆全國高中學(xué)生化學(xué)競賽(省級賽區(qū))試題參考答案和評分標(biāo)準第1題（15分）1-1Ra鐳Po釙1-2Ti3++Cu2++Cl—+H2O=TiO2++CuCl↓+2H+CuCl+Cl—=CuCl2—1-31-41-5①2Fe3++3Cl2+16OH—=2FeO42—+6Cl—+8H2O②4FeO42—+20H+=4Fe3++3O2+10H2O③正極：FeO42—+4H2O+3e—=Fe(OH)3+5OH—負極：Mg+2OH—-2e—=Mg(OH)2第2題（11分）2-12-242-3有。該化合物只有旋轉(zhuǎn)軸（第1類對稱元素）。2-42-52CoCl2+10NH3+2NH4Cl+H2O2→2Co(NH3)6Cl3+2H2O第3題（8分）A．LiNH2B．LiHC．Li2NHD．NH3E．Li3NF．LiOHG．LiN3I．N2第4題（9分）4-1—+(6-2δ)H+=Ba2++0.55In3++++δ)/2I2+(3-δ)H2O4-22S2O32—+I2=S4O62—+2I—4-3根據(jù)化合物的電中性原則，有2+×3+=2×(3-δ)（a）根據(jù)反應(yīng)中的電子得失關(guān)系，有×(SCo-2)×n(樣品)=2n(I2)（b）其中：n(樣品)=0.2034g/M=n(I2)=n(S2O32—)/2=0.05000M×mL/2=×10-3解(a)和(b)聯(lián)立方程得SCo=δ=第5題（10分）5-1A：5-2D：5-2A+1B+1C+3D+3E+35-4Ad2sp3Cdsp3Dd2sp3Edsp5-5順磁性理由可由下圖表達：第6題（10分）6-1⑴設(shè)混合氣體未被壓縮，在298K（V1、T1）達平衡，N2O4(g)的平衡分壓為p1，NO2(g)的平衡分壓為p2，則p1+p2=1atm(a)KP(298K)=(p2/p?)2/(p1/p?)=(b)解聯(lián)立方程(a)和(b)，得：p1=atm，p2=atm⑵設(shè)針管壓縮未發(fā)生平衡移動，已知pT1=1atm，T1=298K，T2=311K，V2/V1=1/2，根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程pT1V1/T1=pT2V2/T2，解得：pT2=atm，N2O4(g)的分壓p1=atm，NO2的分壓p2=atm⑶壓縮引發(fā)壓力變化，QP==<=KP(311K)，平衡正向移動。設(shè)達到平衡時N2O4(g)分壓減小xatm，則NO2的分壓增加2xatm，有：KP(311K)=[(p2+2x)/p?]2/[(p1-x)/p?]=(c)解得：x=atm。N2O4(g)的平衡分壓p1(311K)=atm，NO2(g)的平衡分壓為p2(311K)=atm⑷濃度比等于分壓比：p2(311K)/p2(298K)==，增加了倍。6-2壓縮后的混合氣體在室溫下放置，溫度逐漸下降，平衡象放熱方向移動，NO2聚合成N2O4，顏色逐漸變淺，直到體系溫度降至室溫，顏色不再