中國化學會第20屆2006全國高中生化學競賽初賽試卷及答案

中國化學會第20屆全國高中學生化學競賽（省級賽區(qū)）試題及答案和評分標準

（2006年9月10日9：00-1200共計3小時）題號123456789101112總二6、±±中可分45876911910101110100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，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、報名號和所屬學校必須寫在首頁左側指定位置，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。H1.008相對原子質量He4.003Li6.94Be901：2B10.8C112.01N14.01O16.00F19.00Ne20.18Na22.99Mg)24.31Al26.9；Si828.09P)30.9,S‘32.0,Cl35.45Ar>39.95K39.11Ca)40.08Sc；44.9(Tii47.8(V歷0.9,Cr52.0(Mn54.9,Fe55.85Co>58.93Ni158.69Cu)63.55Zn,65.31Ga)69.7；Ge!72.6As[74.9；Se278.9(Br679.9(Kr083.80Rb85.47Sr’87.6；Y788.9Zr91.22Nb192.9Mo95.94Tc98.91Ru101.1Rh102.9Pd106.4Ag107.9Cd112JIn114.fSn118.7Sb121.8Te127.6I126.9Xe)131.3Cs132.<Ba)137.；LaluHf178.5Ta)180.9W'183.9Re186.2Os1902Ir192.2Pt1195.1Au197.0Hg)200.6Tl，204.Pb1207.2Bi2209.0Po)[210At11211(0,Rn][222]Fr[223]Ra[226]Ac-LrRfDbSgBhHsMt第1題（4分）2006年3月有人預言，未知超重元素第126號元素有可能與氟形成穩(wěn)定的化合物。按元素周期系的已知規(guī)律，該元素應位于第周期，它未填滿電子的能級應是 ，在該能級上有個電子，而這個能級總共可填充 個電子。【正確答案】第1題（4分）2006年3月有人預言，未知超重元素第126號元素有可能與氟形成穩(wěn)定的化合物。按元素周期系的已知規(guī)律，該元素應位于第二 周期，它未填滿電子的能級應是—四一，在該能級上有6個電子，而這個能級總共可填充18—個電子。第2題（5分）下列反應在100c時能順利進行：

2—1 給出兩種產物的系統(tǒng)命名。（4分）2—2 這兩種產物互為下列哪一種異味構體？（1分）人.旋光異構體 8.立體異構體 C.非對映異構體D.幾體異構體【正確答案】2—1若不把氘視為取代基，則I:(7S,3Z,5Z) 3甲基7氘代3.5-辛二一烯（2分）II:(7R,3E,5Z) 3甲基7氘代3.5-_辛一一烯(2分)或,若把氘視為取代基，則I：(2R,3Z,5Z) 2氘代6甲基3.5-_辛一一烯(2分)I：(2S,3Z,5E)—2—氘代一6一甲基一3.5-辛二一烯（2分）2—2B（立體異構體）（1分）第3題（8分）下面四張圖是用計算機制作的在密閉容器里，在不同條件下進行的異構化反應XY的進程圖解。圖中的“”是X,“”是丫。3—1 圖中的縱坐標表示（填入物理量，下同）；橫坐標表示，TOC\o"1-5"\h\z3—2平衡常數K最小的圖是 。3—3平衡常數K最大的圖是 。3—4平衡常數K=1的圖是 ?！菊_答案】—1X和丫的摩爾百分數（或答：物質的量的分數或物質的量的百分數）；（2分）3—2 A （2 分）3—3 B （2 分）3—4 C （2 分）第4題（7分）已探明我國鎰礦儲量占世界第三位，但富礦僅點6.4%,每年尚需進口大量鎰礦石。有人設計了把我國的菱鎰礦（貧礦）轉化為高品位“菱鎰礦砂”的綠色工藝。該工藝首先將礦砂與硫酸銨一起焙燒，較佳條件是：投料比[（NH4）3SO4]/m[MnCOJ=1.；焙燒溫度450℃;焙燒時間1.5小時。.1 寫出焙燒反應方程式：4.2 其次，將焙燒產物轉化為高品位的“菱鎰礦砂”寫出反應方程式：4.3 若焙燒溫度過高或時間過長，將導致什么結果？4.4 從物料平衡角度看，生產過程中是否需要添加（加4）3s04?說明理由?！菊_答案】4—1 寫出焙燒反應方程式：（NH4）2so4+MnC03=MnS04+2NH3t+C0』+H20t（1分）4—2 其次，將焙燒產物轉化為高品位的“菱鎰礦砂”寫出反應方程式：TOC\o"1-5"\h\zMnS04+2NH3+C02+H20=（NH4）2S04+MnC0J （2分）4—3 若焙燒溫度過高或時間過長，將導致什么結果？MnS04,MnC03分解生成高價鎰的氧化物而導致鎰浸出率下降。 （2分）4—4 從物料平衡角度看，生產過程中是否需要添加。口4）2s04?說明理由。不需加。開始投料時0口4）2s04（132g?mol」）過量（MnC03,115g?mol」），反應生成的NH3、C02以及?？?）2so4可循環(huán)利用。 （2分）第5題（6分）配制KI（0.100mol?L」）—13的水溶液，用0.100mol?L」Na3s303標準溶液測得c（p=4.85x10-3mol?L」。量取50.0mLKI-I溶液和50.0mLCCl4置于分液漏斗中振蕩達平衡，分液后測知CCl4相中c（p=2.60x10-3mol?L」。已知實驗溫度下CCl4從水溶液中萃取I3的分配比為85:1。求水溶液中I3+I-=I-3的平衡常數?！菊_答案】TOC\o"1-5"\h\z設萃取平衡時，水溶液中c（p為xc（J,CCl4）/c2lH0）=2.60x10-3mol?L」次=85x=2.60x10-3mol?L-1/85=3.0X10-5mol?L-1 （2分）水溶液中I2+I-=I3-平衡濃度（mol?L-1）I2：3.06x10-5；（1分）I-：0.100-2.22x10-3=0.098 （1分）I3-:（4.85-2.60）x10-3-3.06x10-5=2.22x10-3 （1分）K=2.22x10-3mol?L-1/0.098molL-1x3.06x10-5mol?L」=7.4x102L,mol-1（不寫單位不扣分） （1分）第6題（9分）潛在儲氫材料一一化合物人是第二周期兩種氫化物形成的路易斯酸堿對，是乙烷的等電子體，相對分子質量30.87常溫下為白色晶體，穩(wěn)定而無毒。剛剛融化的人緩慢釋放氫氣，轉變?yōu)榛衔?（乙烯的等電子體）。B不穩(wěn)定，易聚合成聚合物C（聚乙烯的等電子體）。C在155c釋放氫氣轉變?yōu)榫垡胰驳牡入娮芋w，其中聚合度為3的化合物0是苯的等電子體。高于500c時D釋放氫氣，轉變?yōu)榛衔铩?、￡有多種晶型?！? 寫出人、B、C、D、￡的化學式。6—2化合物人轉變?yōu)镋各步釋放的氫氫占的質量分數以及總共釋放的氫氣所占的質量分數多大？6—3為使人再生，有人設計了化合物D在水蒸氣存在下與甲烷反應，寫出化學方程式。6—1 寫出人、B、C、D、￡的化學式。A.H3B:NH3（或BNH6） B.H2B=NH2（或BNH4）CJqB—N%—1 D.那3H6E.BN （5分）6—2化合物人轉變?yōu)镋各步釋放的氫所占的質量分數以及總共釋放的氫氣所占的質量分數多大？AfB2.016/30.87=6.531（或0.06531）B—C2.016/28.85=6.988（或0.06988）DfE6.048/26.84=24.14（或0.2414）AfE6.048/30.87=19.59（或0.1959） （2分）6—3為使人再生，有人設計了化合物D在水蒸氣存在下與甲烷反應，寫出化學方程式。3CH4+2（HBNH）3+6H2O=3CO2+6H3BNH3 （2分）第7題（11分）化合物人是近十年開始采用的鍋爐水添加劑。A的相對分子質量90.10可形成無色晶體，能除去鍋爐水中溶解氧，并可使鍋爐壁鈍化?！?A是用碳酸二甲酯和一水合肼在70℃下合成的，收率80%。畫出人的結構式。7—2 寫出合成A的反應方程式。7-3低于135c時，A直接與溶解氧反應，生成三種產物。寫出化學方程式。7-4高于135℃時，A先發(fā)生水解，水解產物再與氧反應。寫出化學方程式。7—5化合物A能使鍋爐壁鈍化是基于它能將氧化鐵轉化為致密的四氧化三鐵。寫出化學方程式。7—6化合物人與許多金屬離子形成八面體配合物，例如血9（A）1+。結構分析證實該配合物中的A和游離態(tài)的A相比，分子中原本等長的兩個鍵不再等長。畫出這種配合物的結構簡圖（氫原子不需畫出），討論異構現象。【正確答案】7—1A是用碳酸二甲酯和一水合肼在70℃下合成的，收度80%。畫出人的結構式。TOC\o"1-5"\h\z注：C—N—N角必須不是直線 （2分）7—2寫出合成A的反應方程式。O=C（OCHJ+2HNNH9?HO=O=C（NHNH）+2CH0H+2H0 （1分）32222 223 27-3低于135℃時，A直接與溶解氧反應，生成三種產物。寫出化學方程式。（N2H3）2CO+2O2=2N2+CO2+3H2O （1分）7-4高于135℃時，A先發(fā)生水解，水解產物再與氧反應。寫出化學方程式。（N2H3）2CO+H2O=2N2H4+CO2 N2H4+O2=N2+2H2O （1分）7—5化合物人能使鍋爐壁鈍化是基于它能將氧化鐵轉化為致密的四氧化三鐵。寫出化學方程式。（N2H3）2cO+12Fe2O3=8Fe3O4+2N2+CO2+3H2O （2分）7—6化合物人與許多金屬離子形成八面體配合物，例如加9（A）3]2+。結構分析證實該

配合物中的A和游離態(tài)的A相比，分子中原本等長的兩個鍵不再等長。畫出這種配合物的結構簡圖（氫原子不需畫出），討論異構現象。8-1氮化鉑的上述四種立方晶體在結構上有什么共同點？8-2分別給出上述四種氮化鉑結構的化學式。8-1氮化鉑的上述四種立方晶體在結構上有什么共同點？8-2分別給出上述四種氮化鉑結構的化學式。（2分）有一對經式、面式異構體（幾何異構體）（1分）它們分別有一對對映異構體（手性異構體）（1分）（畫不畫異構體的結構不影響得分。）第8題（9分）超硬材料氮化鉑是近年來的一個研究熱點。它是在高溫、超高壓條件下合成的（50Gpa、2000K）。由于相對于鉑，氮原子的電子太少，衍射強度大弱，單靠X-射線衍射實驗難以確定氮化鉑晶體中氮原子數和原子坐標，2004年以來，先后提出過氮化鉑的晶體結構有閃鋅礦型、巖鹽型（NaCl）和螢石型，2006年4月11日又有人認為氮化鉑的晶胞如下圖所示（圖中的白球表示氮原子，為便于觀察，該圖省略了一些氮原子）。結構分析證實，氮是四配位的，而鉑是六配位的；Pt—N鍵長均為209.6pm，N—N鍵長均為142.0pm（對比:N2分子的鍵長為110.0pm）。8-3試在圖上挑選一個氮原子，不添加原子，用粗線畫出所選氮原子的配位多面體。8—4 請在本題的附圖上添加六個氮原子。忝加的氧請盡可能靠前）。8—18—28—3氮化鉑的上述四種立方晶體結構上有什么共同點？鉑原子面心立方最密堆積。 （2分）分別給出上述四種氮化鈣結構的化學式。依次為8—4 請在本題的附圖上添加六個氮原子。忝加的氧請盡可能靠前）。8—18—28—3氮化鉑的上述四種立方晶體結構上有什么共同點？鉑原子面心立方最密堆積。 （2分）分別給出上述四種氮化鈣結構的化學式。依次為PtN、PtN2、PtN2 （2分）試在圖上挑選一個氮原子，不添加原子，用粗線畫出所選氮原子的配位多面體。（3分）8—4請在本題的附圖上添加六個氮原子。忝加的氮請盡可能靠前）。（2分）第9題（10分）環(huán)磷酰胺是目前臨床上常用的抗腫瘤藥物，國內學者近年打破常規(guī)，合成了類似化合物，其毒性比環(huán)磷酰胺小，若形成新藥，可改善病人的生活質量，其中有一個化合物的合成路線如下，請完成反應，寫出試劑或中間體的結構。6類似化合物，其毒性比環(huán)磷酰胺小，若形成新藥，可改善病人的生活質量，其中有一個化合物的合成路線如下，請完成反應，寫出試劑或中間體的結構。6注：NBS即N-溴代丁二酰亞胺。【正確答案】niL<i*>：，niL<i*>：，...h—mk: 上I?二耐對。其也可■;，；力F-HCI「分）（3*）第10題（10分）以氯苯為起始原料，用最佳方法合成1—溴一3一氯苯（限用具有高產率的各反應，標明合成的各個步驟）。【正確答案】6個中間物每個1分，共6班號步的試劑口一5禽共4為（用代替即5得分相同）第11題（11分）磷化硼是一種受到高度關注的耐磨涂料，它可用作金屬的表面保護層。磷化硼可由三溴化硼和三溴化磷在氫氣中高溫反應合成。11-1寫出合成磷化硼的化學反應方程式。11-2分別畫出三溴化硼分子和三溴化磷分子的結構。11-3磷化硼晶體中磷原子作立方最密堆積，硼原子填入四面體空隙中。畫出磷化硼的正當晶胞示意圖。11-4已知磷化硼的晶胞參數a=478pm,計算晶體中硼原子和磷原子的核間距（）11-5畫出磷化硼正當晶胞沿著體對角線方向的投影（用實線圓圈表示P原子的投影，用虛線圓圈表示8原子的投影）。

【正確答案】11-1寫出合成磷化硼的化學反應方程式。BBr3+PBr3+3H2=BP+6HBr （1分）平面三角形11-2分別畫出三溴化硼分子和三溴化磷分子的結構。平面三角形（畫不畫磷上的孤對電子不影響得分）11-3磷化硼晶體中磷原子作立方最密堆積，硼原子填入四面體空隙中。畫出磷化硼的正當晶胞示意圖。三角錐 （2分）11-3磷化硼晶體中磷原子作立方最密堆積，硼原子填入四面體空隙中。畫出磷化硼的正當晶胞示意圖。11-4已知磷化硼的晶胞參數a=478pm,計算晶體中硼原子和磷原子的核間距（九）。d 1A/3a1v3478pm207pmbp4 4或d ：1<2a）2 （L）2]21<3a207478pm207pm（2分）bp4 4 4畫出磷化硼正當晶胞沿著體對角線方向的投影（用實線圓圈表示P原子的投影，用畫出磷化硼正當晶胞沿著體對角線方向的投影（用實線圓圈表示P原子的投影，用11—58的冷疑器(condense),冷凝物由管路？流出。在B中合成的甲醇和剩余反應物的混合物經？進入25c凝器，甲醇冷凝后經管路？流出，其密度為0.791g?mL412—1 分別寫出在步驟A和步驟B中所發(fā)生的化學反應的方程式。12-2假定：所有氣體皆為理想氣體，在步驟A和B中完全轉化，氣液在冷凝器中完全分離，計算經步驟A和步驟B后，在一秒鐘內剩余物的量。12-3 實際上，在步驟B中CO的轉化率只有三分之二。計算在管路⑥中CO、H2和CH30H的分壓(總壓強為10.0MPa)。12-4 當甲醇反應器足夠大，反應達到平衡，管路⑥中的各氣體的分壓服從議程I, p(CHOH)p2K 3p p(CO) p2(H)2式中P00.100MPa，計算平衡常數Kp。鄭重聲明；本試題的版權屬中國化學會所有，不經中國化學會化學競賽負責入受權，任何入不得翻印、不得在出版物或互聯網網站上轉載、飯賣、贏利，違者必究?！菊_答案】12-1 分別寫出在步驟A和步驟B中所發(fā)生的化學反應的方程式。CH4(g)+H2O(g)=CO(g)+3H2(g) (1分)CO(g)+2H2(g)=CH30H(g) (1分)12-2假定：所有氣體皆為理想氣體，在步驟A和B中完全轉化，氣液在冷凝器中完