2006年全国高中学生化学竞赛理论试题参考答案.pdf

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1、 6 2 化学教育2 0 0 6 年第4 期 2 0 0 6 年全国高中学生化学竞赛理论试题参考答案 上海化学化工学会复旦大学化学系 第1 题 l 一1 A ：N a 2 W ( ) ；B ：H 2 W 0 4 或w 0 3 H 2 0 ；C ：W 0 3 ( 1 ) 4 F e W 0 4 ( s ) + 8 N a o H ( 1 ) + 0 2 ( g ) 一4 N a 2 W 0 4 ( 1 ) + 2 F 。2 0 3 ( s ) + 4 H 2 0 ( g ) 2 M n W 0 4 ( s ) + 4 N a o H ( 1 ) + 0 2 ( g ) 一2 N a 2 W 0

2、4 ( 1 ) + 2 M n 0 2 ( s ) + 2 H 2 0 ( g ) ( 产物写成M n 2 0 。或M n 3 0 4 也可) ( 2 ) N a 2 W ( ) a ( a q ) + 2 H C l ( a q ) H 2 W 0 4 ( s ) + 2 N a C l ( a q ) ( 3 ) H 2W 0 4 ( s ) 一W 0 3 ( s ) + H20 ( g ) 1 2 1 2 w 0 。( s ) + 3 c ( 石墨) 2 w ( s ) + 3 c 0 2 ( g ) 2 反应在2 9 8 1 5 K 时的标准焓变、标准熵变和标准自 由能变化分别为： H

3、 8 一乏u f H 未一 2 o + 3 ( 一3 9 3 5 1 ) 一2 ( 一8 4 2 8 7 ) 一3 o k J m o l 一5 0 5 2 1l 【J m o l S 9 一u S 。一r 2 3 2 。6 4 + 3 2 1 3 。6 4 2 7 5 。9 0 一3 5 7 4 J m o l - 1 K 1 5 3 7 1 8 J m 0 1 1 K 1 G 。一H 。一丁S 8 一 5 0 5 2 1 2 9 8 1 5 5 3 7 1 8 l o O o k J m o l 一3 4 5 0 5k J m o l 2 9 8 1 5 K 时反应的标准自由能变化是正值，

4、说明此反应 不能在该温度下自发进行。 当温度T 5 0 5 2 1 1 0 0 0 5 3 7 1 8 K 一9 4 0 4 9 K 时， 反应才有可能发生。 1 3 因为钨的熔点很高。不容易转变为液态。如果用碳做 还原剂，混杂在金属中的碳不易除去，而且碳会在高温下和 金属钨反应形成碳化钨( w c ，w ：C ) ，不容易获得纯的金属 钨。用氢气作还原剂就不存在这些问题。 方程式为：w 0 3 ( s ) + 3 H 2 ( g ) w ( s ) + 3 H 2 0 ( g ) l 一4 ( a ) 仲钨酸根 H ：w 。2 0 。2 ”一 图( a ) ：展现在画面上的1 2 个钨氧八面

5、体的氧原子通过 共顶共边排成图中所示的6 ：1 5 ：1 5 ：6 四层结构。共有氧 原子6 + 1 5 + l s + 6 4 2 个，所以图( a ) 是仲钨酸根 H 2 w 。 o 。： ”一的结构。 l 丑】 ( b ) ( c 】 图( b ) ：结构应含1 0 个钨氧八面体，它们的氧原子通过 共顶共边排列成1 ：4 ：9 ：4 ；9 ：4 ：1 的层状结构。共有 氧原子l + 4 + 9 + 4 + 9 + 4 + 1 3 2 个。因钨氧八面体不足 1 2 个，图( b ) 不会是仲钨酸根的结构，而是十钨酸根w 。0 3 f 的结构。 图( c ) 图中有1 2 个钨氧八面体，形成

6、了4 个有3 个八面 体共顶又共3 条边的w 。0 ，。单元，每个w 。0 。单元的外侧面 有6 个氧原子，内侧面有7 个氧原子。4 个w 。0 。单元又通 过共用内侧面周边的氧原子形成四面体结构，四面体的每条 边上共用2 个氧原子，6 条边共用氧原子为1 2 个。所以氧原 子总数为4 1 3 1 2 = 4 0 个，图( c ) 应当是偏钨酸根 H ：w 。2 0 。 ”的结构。 】一5 1 已知蓝色氧化钨中钨的质量分数为o 7 9 8 5 ；氧的 质量分数即为l o 7 9 8 5 一o 2 0 1 5 1 o o o g 化合物中含钨原子和氧原子的量分别为： 竹w 一0 7 9 8 5

7、1 8 3 8 4 4 3 4 3 1 0 1m o l ”o O 2 0 1 5 1 6 O O 一1 2 5 9 l O _ 3m o l 化合物中钨和氧的计量比为：”。：”o 一4 3 4 3 1 0 1 3 ：1 2 5 9 1 0 _ 3 1 ：2 9 0 即在化学式w o 。一中：3 一z 一2 9 0 ，所以z 值为：T 一3 2 9 0 一O 1 0 2 把+ 5 价钨的氧化物和+ 6 价钨的氧化物的化学式 分别写成w 0 ：。和w 0 3 ， 设蓝色氧化钨的组成为z W 0 z ；y W ( ) 。一W 0 2 9 。，所以有z + y 一1 ；2 5 z + 3 y 一2

8、9 0 解上述联立方程得：z o 2 0 ；y o 8 0 所以蓝色氧化钨中五价和六价钨的原子数之比为： 咒w ( v ) 行w ( v ”一z y O 2 0 O 8 01 4 一O 2 5 第2 题 0000 lI|fIl ( 1 ) H o 一P P _ 一o H ( 2 ) H ( ) _ 一P _ 一o 一P - 一O H O H ( ) HHo H ( 4 ) 或( 3 ) ( 5 ) H 4 P 2 0 6 + H 2 0 H 3 P 0 4 + H 3 P 0 3 ( 6 ) 2P + 4N a C l 0 + 2N a o H N a 2 H 2 P 2 0 6 + 4N a

9、 C l ( 7 ) 通过H 型阳离子交换树脂 第3 题 3 1 2 M n 0 0 H M n 2 0 3 + H 2 0 1 2 M n 2 0 3 + C H 4 8 M n 3 0 4 + C 0 2 + 2 H 2 0或 3 M n 2 0 3 + 0 2 5 C H 4 2 M n 3 0 4 + O 2 5C 0 2 + O 5H2 0 3 2 1 不同价态锰的氧化物同草酸之间反应的化学方程 佣 o o 卜1 明。= 薯 一 H ， O 0 P 0 4 卜 或 ) I I 计 城 。_ 十叫 万方数据 2 0 0 6 年第4 期化学教育 6 3 式： M n 2 0 3 + C

10、2 0 ；一+ 6 H + 一2 M n 2 + + 2 C 0 2 + 3 H 2 0 M n 0 2 + C 2 0 ；一十4 H + 一M n ”+ 2 C 0 2 + 2 H 2 0 或M n 2 0 3 + H 2 C 2 0 4 + 4 H + 一2 M n 2 + + 2 C 0 2 + 3 H 2 0 M n 0 2 + H 2 C 2 0 4 + 2 H + 一M n 2 + + 2 C 0 2 + 2 H 2 0 或M n 2 0 3 + H 2 C 2 0 4 + 2 H 2 S ( ) 4 2 M n S 0 4 + 2 C 0 2 + 3 H 2 0 M n ( )

11、2 + H 2 C 2 0 4 + H 2 S 0 4 一M n S 0 4 + 2 C 0 2 + 2 H 2 0 高锰酸钾滴定剩余还原剂的化学方程式： 2 M n 0 _ + 5 C 2 ( ) ：一+ 1 6 H + 2 M n 2 + + 1 0 C 0 2 + 8 H 2 0 或2 M n o r + 5H 2 C 2 0 4 + 6 H + 一2 M n ”+ 1 0 C 0 2 + 8 H 2 0 或2 K M n ( ) 4 + 5H 2 C 2 0 4 + 3 H 2 S 0 4 2 M n S 0 4 + K 2 S 0 4 + 1 0 C 0 2 + 8 H 2 0 2

12、试样中含二价锰Xm m o l ，三价锰ym m 0 1 ，四价锰Z m m o l X 一日1 6 1 ；y + 2 Z 一2 口26 2 5 n 36 3 ；X + y + Z = n 1 6 4 解方 程式后，得X 、y 、Z 为：X n 16 1 ；y 一2n 】玩一2 n 16 1 2 n 2 6 2 + 5 n 3 6 3 ；Z = ：2 n 2 6 2 5 口3 6 3 + n 1 6 l n 1 6 4 第4 题 4 1 2 C a C 0 3 ( s ) + M 9 2 + ( a q ) 一C a M g ( C 0 3 ) 2 ( s ) + C a 2 十( a q )

13、 4 2 1 1M g ，2C a ，3o ，4C ，50 ，6C a ，7M g 2 连接关系如下图所示。 4 3 M g ( o H ) 2 + C a ( 0 H ) 2 + 3 C 0 2 一M 9 2 + + 2 H C 0 ； + C a C 0 。+ H 2 ( ) K 一堕茅一 5 5 0 1 0 一6 5 6 1 1 0 一12 ( 4 3 0 l O 一7 ) 3 5 6 1 1 0 4 9 6 1 0 9 ( 1 O 1 0 1 4 ) 4 2 7 7 1 0 ” 4 4 在溶液中c 0 。与H C 0 f 和c 0 ；一存在的平衡关系是： C o ；一+ C 0 2 +

14、 H 。O 一2 H C ( i 一 旦堡Q 至 ! 一 旦曼Q 互 E 坚：3 蔓g Q 王3 一鱼“ c o 。 c 0 ；一 c o 。 c o ；一 H + K 。z C o l _ _ 瓣 现有 M 9 2 + 一o 5 H C O f 一o 1 0 0m o l L ，要求不 生成M g C 0 。沉淀，则 C 0 2 - 一器豢 间z ，警我等等一 O 1 0 0 ( O 1 0 0 2 ) 2 5 6 l l O 6 8 2 l O 一6 4 3 0 1 0 一7 7 6 5 1 0 - 2 m o l L 觚等l o o _ 2 2 3 ( k P a ) 又要求 C a ”

15、 不大于l o ，则 脚一黜高 脚瓜鼍警2 贮糍害篝黑等等坐砘蛐删几4 9 6 1 0 一9 4 3 0 1 0 一7 。 p m ：暑蒜笔1 0 0 = 3 0 6k P a 故c o z 压力应控制在 2 2 3k P a p c o 。3 0 6k P 8 4 5 轻质碳酸镁的化学式：3 M g C 0 ，M g ( 0 H ) z 3 H z 0 具体推导：样品高温分解后固体8 ，0 6g 是M g o 帅一鬻_ 0 2 0m o lm ( ) 2 = 蓊_ o 1 5m o l nn = 堡堑曼尝姜盟里丝一o 2 0m o l 行H 2 ( = 丽巧一一u z u m 0 1 玎M

16、“0 3 一”c ( 2 一O 1 5m o l”M g o H 2 一咒M 9 0 一”c 0 2 一O 0 5m 0 1 “ H ，o 一H ，o 一行M g ( o H ) 7 一O 1 5m o l 打M g c ( 】，2 托M g ( ( ) H ) ，：“ H ，o O 1 5 ：0 0 5 ：O 1 5 3 ：1 。3 第5 题 C 0 0 H 5 1 - 手性碳构型如图。嚣二匿暑H 命名：( 2 R ，3 R ) 心，3 0 H 半H C o o H 二羟基丁二酸 5 2 L 一( + ) 一酒石酸菲对映异构体的F i s c h e r 投影式，( 非 C 0 0 H F

17、i s c h e r 投影式不得分) 。没有旋光性。H _ 厂O H H + 0 H C 0 0 H 解释：因为分子中有对称面，为非手性分子。或答内消 旋体。 5 3 a ：2 E t 0 H H +b ：( C H 3 ) 2 C ( 0 C 2H s ) 2 H + 或 ( C H 3 ) 2 C 一0 H +c ：L i A l H 。T H Fd ：2T s C l 吡啶 e ：2P h 2 P L i T H F 5 4 万方数据 6 4 化学教育2 0 0 6 年第4 期 第6 题 6 1 化合物E 、F 、G 、J 、K 、L 、M 和N 的结构式如下： 6 2 化合物J 与K

18、 ( 或J 与L ) 之间是互变异构关系。 K 与L 之间是构造异构关系( 或同分异构等) 。 6 3 主要原因是：这几个化合物为多羟基化合物，能形成 分子间氢键，蒸气压较低。故不被蒸出。 第7 题 7 1 1 是金刚石结构。结构如上图所示： 2 该沸石所属点阵类型为立方面心，晶胞内含8 个8 笼。 3 因为每个晶胞内含8 个p 笼，每个p 笼有2 4 个S i 原 子和4 8 个O 原子，因此晶胞中原子数分别为S i ：1 9 2 ，O ：3 8 4 4 晶体密度计算：J D 一号一坚g 兰鼍掣一 百_ 石互j ；i ；i ? ；精k g m 3 一a 。k g d m 36 0 2 1 0

19、 3 1 0 3 ( 2 3 4 1 0 一9 ) 3 一剖 。一引 7 2 1 此晶胞s i 0 2 数为s i ：8 寺+ 6 x 专+ 4 8 ；o ：8 2 1 6 ，即此晶胞共含有8 个S i 0 ： 晶胞中S i 0 2 的总质量：m 一( M + M o 2 ) 8 一 ! 呈：= ：；：；j ；i ；掣k g 一7 9 7 1 0 z sk g 百西灭面丐矿k g 一7 9 7 x l o “k g 晶胞的体积：V 一( A B ) 3 = ( 圭A E ) 3 一( 2 3 1 1 6 2 3 1 0 1 0 2 ) 3 4 1 9 1 0 一2 8 m 3 晶体密度： m

20、P 一可一掰k g 4 1 9 1 0 一“ m 一3 1 9 0k g d m 一3 该晶体密度一1 9 0k g d m 。 2 沸石晶体的密度明显小于石英晶体的密度，说明沸 石晶体具有多孔的结构特征。 7 3 椎。以A 。心s ；剞、 l 芦窀芦骛声文j 7 4 1 反应网络中有3 个热力学上相互独立的化学反应。 2 反应1 平衡常数与对、间、邻二甲苯的含量z ，y ，z 的 关系式为： K 。一蒂等蒜 3 反应平衡常数的具体计算公式：f H 。一”r H 二一 ( 1 7 ，9 5 2 4 1 8 2 ) 一( 5 0 O O 一2 0 1 1 7 ) 一一7 2 7 0k J m o

21、 l ，S 。一口S ：一( 3 5 2 4 2 + 1 8 8 7 2 ) 一( 2 3 7 7 0 + 3 1 9 7 4 ) 一一1 6 3 0J m o l 1 K 1 ，G 。一，e 一丁，S e 一 一7 2 7 0 1 0 3 5 0 0 ( 1 6 3 0 ) 一一6 4 5 5k J m o l ，G 。一一R T l n K 。； l n K 8 一一( 一6 4 5 5 1 0 3 ) ( 8 3 1 4 5 0 0 ) 一1 5 。5 2 8 K 8 5 5 4 1 0 6 7 5 反应的主要产物是对二甲苯。 因为只有对二甲苯最小直径小于沸石孔径，因而可以从 沸石孔中脱

22、出。而生成的问、邻二甲苯的最小直径大于沸石 孔径，扩散困难，因而将在沸石笼中继续发生异构化反应，转 变为对二甲苯。随着反应不断进行，二甲苯异构化反应平衡 一直向生成对二甲苯方向移动。 ( 根据苯和甲苯的构型数据可估计3 种二甲苯的最小和 最大直径分别为对二甲苯：o 5 9n m 和o 8 8n m ；邻二甲苯： 0 6 8n m 和0 6 8n m ；问二甲苯：0 6 8n m 和O 7 6n m ) 第8 题 8 1 从原子利用率的角度看，a 路线较有利。 因在a 反应中：H 2w t 一4 2 0 2 ( 4 6 1 + 1 8 O ) 1 0 0 一8 0 8 6 4 1 1 0 0 一

23、1 2 6 在b 反应中：H 2w t 一3 2 0 2 ( 4 6 1 + 1 6 O ) 1 0 0 一6 0 6 6 2 1 l O O 一9 8 从热力学的角度看，b 路线在热力学上有利。 a 反应：rG e 一r H 。一T ，S 。一v ，H ：一丁v S 备一 4 x o + 2 ( 一1 l o 5 2 ) 一( 一2 3 4 8 0 ) 一( 一2 4 1 8 2 ) k J m o l 一2 9 8 1 5 ( 4 1 3 0 6 8 + 2 1 9 7 5 6 2 8 1 6 2 1 8 8 7 2 ) 1 0 0 0 k J m o l 一 2 5 5 5 8 1 3

24、3 4 2 k J m o l 一1 2 2 1 6k J m o l b 反应： 。G 。一，H 8 一T ，S 。一 3 o 十2 ( 一1 l o 5 2 ) 一( 一 2 3 4 8 0 ) 一o 5 o k J m o l 一2 9 8 1 5 ( 3 1 3 0 6 8 + 2 1 9 7 5 6 2 8 1 6 2 一o 5 2 0 5 1 5 ) 1 0 0 0 ) k J m o l 一 1 3 7 6 1 2 0 1 4 k J m o l 一一1 0 6 3 8k J m 0 1 ，0 7 0 谤0 7 0 ? o ，o ，o - o ：o n 7 0 = 9 0 7 0

25、 7 0 _ 7 0 7 0 ，曲0 7 谤o _ ) o _ 7 0 7 0 ，0 7 0 7 0 7 0 7 - o ，o 7 0 7 - o ，b 化学教育征稿简则 1 来稿要求立意新颖、内容翔实、论点明确、材料可靠。 2 作者应保证对稿件内容拥有合法的著作权，不允许一 稿两投，本刊不承担由于作者本人原因造成的著作权纠纷的 任何连带责任。 3 来稿篇幅，一般不超过3 0 0 0 字。文章需在正文前加 1 0 0 字3 0 0 字的中文摘要和3 个5 个词语以内的关键词， “化学与社会”、“知识介绍”、“专论”栏目中的文章正文后还 需附与中文内容相同的英文文题、作者姓名及单位、摘要和 关键

26、词。 4 稿件要求文字通顺，书写规范。文章层次、段落要分 明。文章标题下为作者姓名、工作单位、城市、邮政编码。并 在脚注中添加联系人的电话、电子邮箱地址( 请务必注明，以 便我们和您联系) ，多位作者时用“* ”号标明联系人。各级 标题一律用阿拉伯数字连续编号，从左顶格编起，二、三级标 题编号数字之间用下圆点“”相隔，最末数字后面不加“”， 例如“1 ”，“1 1 ”，“1 1 1 ”。 5 插图和化学结构式，请用计算机绘图软件绘制，图像 要求单独保存为3 0 0 线T l F 格式文件，图中要求文字清晰， 大小合适，线条粗细合适，清楚圆润，仪器设备要求比例合 适。图题在图下方，图内文字需大小

27、合适。表格请制成三线 表，表题在表格上方。图、表应放在相关文字附近。 6 物理量、科学单位和符号一律采用国家技术监督局 1 9 9 3 1 2 1 7 批准实施的国际单位制及其应用国家标准。 7 作者投稿最好用激光打印机打印的稿件，用w o r d 格 式( d o c ) 录入，小4 号字排版。 8 参考文献选摘最新、最主要的列入。未公开发表的请 勿引用。文献在正文中的引用应将序号写在文字右上角方 括号内，且按文内出现的顺序编号。参考文献著录项目、顺 序及符号为： 图书： 序号 作者书名版次( 初版不写) ，出版地点：出版 单位，年：起页一止页 例如： 1 刘知新化学教学论第3 版，北京：高

28、等教育出版 社，2 0 0 4 ：3 5 4 0 期刊： 序号 作者刊名，年，卷( 期) ：起页一止页。 例如： 1 王磊，李慧珍，徐萍等化学教育，2 0 0 4 ，2 5 ( 1 1 ) ：1 4 1 8 厂2 V a k e r s o nVI ，V a s i n aTV ，I a f e rI ，le ta 1 C a t a l I 。e t t ， 1 9 8 4 ，3 ( 4 ) ：3 3 9 3 4 3 论文集： 序号 作者论文集名出版单位，年：起页一止 页。 专利： 序号 专利申请者国别专利文献号年 网络文献： 序号 网址题名下载年一月一日 报纸文献： 序号 作者题名报纸名，

29、年月日( 版次) 多名作者在第三人称后加“等”或“e ta 1 ”。作者名之间用 “，”分隔。 9 来稿一式两份。文责自负，不允许一稿两投。作者请 自留底稿。恕不退还原稿。稿件的审理情况会在编辑部网站 ( h t t p ：w w w hX j y o r g ) 上发布，请作者自行查询，对于不被 录用的稿件，本刊不再发退稿通知，请作者自行处理或转投 他刊。审稿周期一般为3 个月。 l O 对录用的文章本刊将发录用通知单，并有权对拟刊 用稿件进行必要的修改，刊出时将收取版面费。稿件刊出 后，赠送该期刊2 册，并支付稿酬。作者若无特殊声明，将视 为同意将网络传播权及电子发行的权利授予本刊，本刊一

30、次 性给付的稿酬中已包含上述授权的使用费。 1 l 来稿请直接寄给化学教育编辑部，请勿寄给个人。 本刊暂不受理电子投稿。 通讯地址：1 0 0 8 7 5 北京西区，北京师范大学化学学院， 化学教育编辑部。 电话( 传真) ：( 0 1 0 ) 一5 8 8 0 7 8 7 5 咨询e - m a i l ：h X j y - j c e 2 6 3 n e t 万方数据 2006年全国高中学生化学竞赛理论试题参考答案2006年全国高中学生化学竞赛理论试题参考答案 作者：上海化学化工学会， 复旦大学化学系 作者单位： 刊名： 化学教育 英文刊名：CHINESE JOURNAL OF CHEMICAL EDUCATION 年，卷(期)：2006，27(4) 被引用次数：0次 本文链接：http:/ 授权使用：洛阳理工学院(lylg)，授权号：74544c88-7a44-44c2-8850-9dc10150bf93 下载时间：2010年7月28日