全国化学竞赛初赛试题与答案.pdf

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1、1 / 6 2000 年全国高中学生化学竞赛（初赛）试卷答案及评分标准 （2000 年 10 月 14 日 星期六 12：00 公布） 题号一二三四五六七八九十十一十二十三十四十五总 满分 56662551095869810 说明 : 黑色为试卷 , 蓝色为答案 ,红色为供参考用的说明或注解(不是答案 ). 11999 年是人造元素丰收年，一年间得到第114、116 和 118 号三个新元素。按已知的原子结构规 应是第 七周期第 零族元素，它的单质在常温常压下最可能呈现的状态是气（气、液、固选一填入） 俄国合成了第166 号元素，若已知原子结构规律不变，该元素应是第八 周期第六主 族元素。 （

2、5 分 1 分） 2今年是勒沙特列（Le Chatelier1850-1936）诞生 150 周年。请用勒沙特列原理解释如下生活中的 开冰镇啤酒瓶把啤酒倒入玻璃杯，杯中立即泛起大量泡沫。（6 分）(1) 啤酒瓶中二氧化碳气体与啤 氧化碳达到平衡 :CO2( 气) = CO 2( 溶液), 打开啤酒瓶 , 二氧化碳气体的压力下降 , 根据勒沙特列原理 二氧化碳气体的方向移动, 以减弱气体压力下降对平衡的影响。 (2) 温度是保持平衡的条件，玻璃杯的温度比冰镇啤酒的温度高，根据勒沙特列原理，平衡应向减弱 方向移动，即应向吸热方向移动，从溶液中放出二氧化碳气体是吸热的, 因而，应从溶液中放出二氧 （

3、注：以上二个要点各3 分。解释必须与勒沙特列原理挂钩才能得分。） 31999 年合成了一种新化合物，本题用X 为代号。用现代物理方法测得X 的相对分子质量为64；X 氢 6.2%；X 分子中有 3 种化学环境不同的氢原子和4种化学环境不同的碳原子；X分子中同时存在C C C 三种键，并发现其C=C键比寻常的C=C短。 3-1 X的分子式是C5H4（2 分） 3-2 请将 X的可能结构式画在下面的方框内。（4 分） （注：只有一种可能结构。重键位置必须正确, 而键角和立体结构则不必要求. 右图是用 Chemske 立体结构图 , 图形未画出重键 , 仅供参考 . 不是答案） 2 / 6 4理想的

4、宏观单一晶体呈规则的多面体外形。多面体的面叫晶面。今有一枚MgO 单晶如附 6 个八角形晶面和8 个正三角形晶面。宏观晶体的晶面是与微观晶胞中一定取向的截面对应 的晶体结构属NaCl 型。它的单晶的八角形面对应于它的晶胞的面。请指出排列在正三角形 （用元素符号表示原子，至少画出6 个原子，并用直线把这些原子连起，以显示它们的几 分） (参考图形 ) (给出了三角形与晶胞的关系,不是 所有原子都是Mg( 得 3分)所有原子都是O(得 3分)画更多原子者仍应有正确几何关系。 5最近发现一种由钛原子和碳原子构成的气态团簇分子，如右图所示，顶角和面心的原子是钛原子 的中心和体心的原子是碳原子，它的化学

5、式是Ti14C13说明：凡按晶胞计算原子者得零分。（2分） 6某中学同学在一本英文杂志上发现2张描述结构变化的简图如下（图中“-“是长链的省略 未读原文，他已经理解：左图是生命体内最重要的一大类有机物质蛋白质 （或 多肽）（填中文名称 结构简图，右图是由于左图物质与CH2O（化学式），即甲醛（中文名称）发生反应后的模型化的结 至右的变化的主要科学应用场合是：制作（动物）标本（或保存尸体）；但近年来我国一些不法奸 变化来坑害消费者，消费者将因 食物中残余甲醛可与人体蛋白质发生同右图所示的反应而受害。 （ 1 分） 7最近，我国某高校一研究小组将0.383 g AgCl, 0.160 g Se 和

6、 0.21 g NaOH 装入充满蒸馏水的反应釜 加热到115 o C, 10 小时后冷至室温 , 用水洗净可溶物后，得到难溶于水的金属色晶体A。在显微镜下 察，发现A 的单晶竟是六角微型管（图），有望开发为特殊材料。现代物理方法证实A 由银和硒两 元素组成， Se的质量几近原料的2/3；A 的理论产量约0.39 g。 7-1 写出合成 A 的化学方程式，标明A 是什么。 （3 分） 2AgCl + 3Se + 6NaOH = 2Ag2Se + N + 2NaCl + 3H2O(2 分)(A) (1 分) 3 / 6 7-2 溶于水的物质有：NaCl, NaOH, Na2SeO3, Na2Se

7、。（2分, 前 3种物质得 1 分, Na2Se独得 1 8某中学生取纯净的Na2SO3 7H2O 50.00 g，经 600 oC 以上的强热至恒重 , 分析及计算表明, 恒 的样品质量相当于无水亚硫酸钠的计算值，而且各元素的组成也符合计算值，但将它溶于水 现溶液的碱性大大高于期望值。经过仔细思考，这位同学解释了这种反常现象，并设计了一 验，验证了自己的解释是正确的。(本题共 10 分) 8-1 4 Na2SO3 = 3 Na2 SO4 + Na2S(5 分) 8-2 说明: 此题给出的信息未明确8-1 所示的歧化是否100%地将 Na2SO3完全转化为 Na2SO Na2S, 因此, 只有

8、全面考虑存在完全转化和不完全转化两种情形, 并分别对两种情形的实验进行 才是完整的答案 . (1)设 Na2SO3完全转化为 Na2SO4和 Na2S, 需分别检出SO4 2-离子和 S2-离子 . SO4 2- 离子的检出 : SO4 2- + Ba2+ = BaSO4不溶于盐酸 . (2 分)S 2- 离子的检出 : 方法 1 : 加沉淀剂 S 2- + Pb2+ = PbS (黑) (或醋酸铅试纸变黑 )其他沉淀剂也可得分.方法 2: 加盐酸 S 2- + 2H+ = H 2S 到硫化氢特殊气味) 以上 2 种方法取任何一种方法均可得2分. (2 分) (2) 设 Na2SO3未完全转化

9、为Na2SO4和 Na2S, 检出 SO4 2-加盐酸时以及检出 S2-采用方法 2时,除 述反应 (注: 已得 4分)外, 均会发生如下反应: SO3 2- + 2S2- + 6H+ = S + 3H 2O(注: 写成 H2S 和 H2SO3反应也得分 ) (1分) 9 最近，我国一留美化学家参与合成了一种新型炸药，它跟三硝基甘油一样抗打 击、抗震，但一经引爆就发生激烈爆炸，据信是迄今最烈性的非核爆炸品。该炸药的 化 学 式 为C8N8O16， 同 种 元 素 的 原 子 在 分 子 中 是 毫 无 区 别 的 。 9-1 把它的结构式画在右面方框内。（4分） 9-2 把它的爆炸反应方程式写

10、在下面的方框内。 C8(NO 2)8 = 8 CO2+ 4 N2(2分) 9-3 (1) 八硝基立方烷分解得到的两种气体都是最稳定的化合物, (2) 立方烷的碳架键 角只有 90o,大大小于 109o28(或答 : 是张力很大的环 ), 因而八硝基立方烷是一种高能化 合物 , 分解时将释放大量能量. (3) 八硝基立方烷分解产物完全是气体, 体积膨胀将引起 激烈爆炸 . (说明 : 以上是参考答案, 只要能答出类似以上的要点均可得满分) 10据统计 , 40%的飞机失事时机舱内壁和座椅的塑料会着火冒烟， 导致舱内人员窒息致死。为此，寻找装修机舱的阻燃聚合物是化学 研究的热点之一。最近，有人合成

11、了一种叫PHA 的聚酰胺类高分 子，即主链内有“ 酰胺键 “ （-CO-NH- ）。温度达180200 oC 时， PHA 就会释放水变成PBO(结构式如附图所示)，后者着火点高达 600 oC, 使舱内人员逃离机舱的时间比通常增大 10 倍。该发明创造的 巧妙之处还在于，PHA 是热塑性的（加热后可任意成型），而PBO 却十分坚硬 , 是热固性的（加热不能改变形状）。 10-1 写出 PHA 的结构式。（ 3 分） 4 / 6 10-2 根据高分子结构来解释，为什么PHA 有热塑性而PBO 却是热固性的。（2 分） PHA 高分子键的共轭较差, 加热容易发生键的旋转,是柔性骨架 , 所以 P

12、HA 具有热塑性 , 而 PB 子键的共轭程度高, 加热不容易发生键的旋转, 所以 PBO 是热固性的 .(2 分) (注: 只要能对高分子骨架的键的性质能作正确的描述, 均可得分 ,上述表述只是参考答案) 11已经探明，我国南海跟世界上许多海域一样，海底有极其丰富的甲烷资源。其总量超过 藏在我国陆地下的天然气总量的一半。据报导，这些蕴藏在海底的甲烷是高压下形成的固体 观像冰的甲烷水合物。 11-1试设想，若把它从海底取出，拿到地面上，它将有什么变化？为什么？它的晶体是分 体、离子晶体还是原子晶体？你作出判断的根据是什么？（2 分） 从海底取出的甲烷水合物将融化并放出甲烷气体. 因为该晶体是分

13、子晶体. 甲烷分子和水分子 有限数目的原子以共价键结合的小分子, 水分子和甲烷分子之间范德华力, 而水分子之间是范 和氢键 .(2 分) 11-2已知每 1 立方 M 这种晶体能释放出164 立方 M 的甲烷气体，试估算晶体中水与甲烷的 （不足的数据由自己假设，只要假设得合理均按正确论）。（6分） 假设甲烷气体体积是折合成标准状况下的数据, 则: 164 m 3 22.4 m3/kmol = 7.32 kmol 设甲烷水合物固体的密度与冰密度是相同的, 为 1 g/cm 3, 则其中的水有 : 1m 3 1000 kg/m3 18 kg/mol = 55.56 kmol 因此: CH4 : H

14、2O = 7.32 kmol : 55.6 kmol = 1 : 7.6 说明: 甲烷水合物的组成可能是6 CH4 46 H2O 分） 以上是最简单的参考答案, 只要答案为CH4 79 H2O，均可按满分计。 必须给出解题时的假设，否则不能得满分。 12氯化亚砜（ SOCl2），一种无色液体，沸点79 oC，重要有机试剂，用于将 ROH 转化为 RCl。氯化亚 砜遇水分解，需在无水条件下使用。 12-1 试写出它与水完全反应的化学方程式：（2 分） SO2Cl2 + H2O = SO2 + 2 HCl （说明：写成 H2SO3也按正确答案论） 说明：水多时SO2溶于水得到亚硫酸和盐酸的混合溶液

15、，但因盐酸对亚硫酸电离的抑制，水 液中仍大量存在SO2，故写 SO2是正确的答案。 12-2 设计一些简单的实验来验证你写的化学方程式是正确的。（只需给出实验原理，无须描述 验仪器和操作。评分标准：设计的合理性- 简捷、可靠、可操作及表述。）（4 分） 5 / 6 向水解产物的水溶液加入硫化氢应得到硫磺沉淀。向另一份水解产物的水溶液加入硝酸银应得到白色 沉淀。 说明：检出1 种水解产物得2 分。 以上仅为参考答案。只要是合理设计均应得分。 13 某烃 A，分子式为C7H10，经催化氢化生成化合物B（C7H14）。A在 HgSO4催化下与水反应生成醇 但不能生成烯醇式结构（该结构可进一步转化为酮

16、）。A 与 KMnO 4剧烈反应生成化合物C，结构式如 下： 试画出 A的可能结构的简式。（9 分） 说明：必须给出3 种结构式，每个结构式3 分。共计 9 分。双键的位置划错不给分。 14. 铂系金属是最重要的工业催化剂。但其储藏已几近枯竭，上小行星去开采还纯属科学幻想。研究 证实，有一类共价化合物可代替铂系金属催化剂。它们是坚硬的固体，熔点极高，高温下不分解，被 称为“千禧催化剂”（millennium catalysts）。下面 3 种方法都可以合成它们： 在高温下将烃类气体通过钨或钼的氧化物的表面。 高温分解钨或钼的有机金属化合物（即：钨或钼与烃或烃的卤代物形成的配合物）。 在高度分散

17、的碳表面上通过高温气态钨或钼的氧化 14-1 合 成 的 化 合 物 的 中 文 名 称 是碳 化 钼 和 碳 化 钨 。 （ 共4分 ， 各 14-2 为解释这类化合物为什么能代替铂系金属，提出了一种电子理论，认为这些化合物是金属原子 原 子 结 合 的 原 子 晶 体 ， 金 属 原 子 周 围 的 价 电 子 数 等 于 同 周 期 的 铂 原 子 或 钌 原 子 的 价 这类化合物的化学式（即最简式或实验式）是Mo2C 和 WC 。 （4 分，各 2分）说明：每个钨原子的 平均多了4 个电子，相当于Pt 的电子结构，每个钼原子的d 轨道上多了2 个电子，相当于Ru 原子 型。 152.

18、00 升( 标准状况测定值 ) 氢气和 5.00 克氯气混合经光照后直至检不出氯气剩余，加入9.00% NaOH 溶液 80.0 mL ( 密度 d = 1.10 g/mL)。问：需要加入多少毫升0.100 mol/L的 H2SO4才能使溶液 中性? （10 分） 设氢气的体积已折合为标准状况，则：氢气：2.00 L / 22.4 L = 0.0893 mol 氯气；5.00 g/ (35.45 2) g/mol = 0.0705 mol 氢气是过量的 . H2 + C HCl 0.0705 mol 0.141 mol HCl + NaOH = NaCl + H2O 6 / 6 0.141 m

19、ol 0.141 mol 80.0 mL 9.00% NaOH 溶液的质量为 : 80.0 mL 1.10 g/mL 其中含 NaOH 质量 : 7.92 g/40.0 g/mol = 0.198 mol 吸收 HCl 气体后尚 为: 0.198 mol 0.141 mol = 0.057 mol 中和 NaOH 需要的 H2SO4: 2 NaOH + H2SO4 = Na2SO4 + 2 H2O 0.057 mol 0.0285 mol (保留 1 位有效数字 ) 需要 0.100 mol/L 的 H2SO4 溶液的体积为 : 0.100 mol/LV = 0.0285 mol = 0.285 L = 285 mL( 说明 : 计算步骤不同时, 有效数字可能有差别, 答 280290 均可按正确