2004年河南省高中化學競賽試題.doc

8中國化學會2004年全國高中學生化學競賽（省級賽區(qū)）試題答案網(wǎng)絡(luò)版 2004年9月14日公布 共 8 頁中國化學會2004年全國高中學生化學競賽（省級賽區(qū)）試題答案（2004年9月12日 9：00 - 12：00共計3小時）題號12345678910111213總滿分44615769868999100得分評卷人l 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。l 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。l 姓名、報名號和所屬學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。l 允許使用非編程計算器以及直尺等文具。 第1題（4分） 2004年2月2日，俄國杜布納實驗室宣布用核反應(yīng)得到了兩種新元素X和Y。X是用高能48Ca撞擊靶得到的。經(jīng)過100微秒，X發(fā)生-衰變，得到Y(jié)。然后Y連續(xù)發(fā)生4次-衰變，轉(zhuǎn)變?yōu)橘|(zhì)量數(shù)為268的第105號元素Db的同位素。以X和Y的原子序數(shù)為新元素的代號（左上角標注該核素的質(zhì)量數(shù)），寫出上述合成新元素X和Y的核反應(yīng)方程式。答案： + Ca = 288115+3n （2分）不寫3n不得分。答291115不得分。 288115 = 284113 + 4He （2分） 質(zhì)量數(shù)錯誤不得分。 4He也可用符號。（答下式不計分：284113-44He = 268105或Db）（藍色為答案，紅色為注釋，注釋語不計分，下同）第2題（4分）2004年7月德俄兩國化學家共同宣布，在高壓下氮氣會發(fā)生聚合得到高聚氮, 這種高聚氮的N-N鍵的鍵能為160 kJ/mol (N2的鍵能為942 kJ/mol)，晶體結(jié)構(gòu)如圖所示。在這種晶體中，每個氮原子的配位數(shù)為 ；按鍵型分類時，屬于 晶體。這種固體的可能潛在應(yīng)用是 ，這是因為： 。答案： 3 原子晶體 炸藥（或高能材料） 高聚氮分解成N2釋放大量能量。（各1分） 第3題（6分）某實驗測出人類呼吸中各種氣體的分壓/Pa如下表所示：氣體吸入氣體呼出氣體79274758482132815463403732667626531 請將各種氣體的分子式填入上表。32 指出表中第一種和第二種呼出氣體的分壓小于吸入氣體分壓的主要原因。答案： 氣體吸入氣體呼出氣體N27927475848O22132815463CO2403732H2O6676265 （每空1分，共4分） 呼出氣中的N2的分壓小于吸入氣中的分壓的主要原因是呼出氣中的CO2和水蒸氣有較大分壓，總壓不變，因而N2的摩爾分數(shù)下降（1分）；呼出氣中的O2的分壓小于吸入氣中的分壓的主要原因是吸入的O2被人體消耗了。 （1分） （共2分）第4題（15分）在銅的催化作用下氨和氟反應(yīng)得到一種銨鹽和一種三角錐體分子A（鍵角102o，偶極矩0.78x10-30 Cm；對比：氨的鍵角107.3o，偶極矩4.74x10-30 Cm)； 4-1 寫出A的分子式和它的合成反應(yīng)的化學方程式。 答案： NF3 （1分） 4NH3 + 3F2 = NF3 + 3NH4F（1分） （共2分）4-2 A分子質(zhì)子化放出的熱明顯小于氨分子質(zhì)子化放出的熱。為什么？ 答案：N-F 鍵的偶極方向與氮原子孤對電子的偶極方向相反，導致分子偶極矩很小，因此質(zhì)子化能力遠比氨質(zhì)子化能力小。 畫圖說明也可，如： （1分）4-3 A與汞共熱，得到一種汞鹽和一對互為異構(gòu)體的B和C（相對分子質(zhì)量66）。寫出化學方程式及B和C的立體結(jié)構(gòu)。 答案： 2NF3 +2Hg = N2F2 + 2HgF2 （1分） (14+19)X2=66 （每式1分） （共3分） 4-4 B與四氟化錫反應(yīng)首先得到平面構(gòu)型的D和負二價單中心陰離子E構(gòu)成的離子化合物；這種離子化合物受熱放出C，同時得到D和負一價單中心陰離子F構(gòu)成的離子化合物。畫出D、E、F的立體結(jié)構(gòu)；寫出得到它們的化學方程式。答案： D E F （每式1分） 2 N2F2 + SnF4 = N2F+2SnF62- （1分） N2F+2SnF62- = N2F +SnF5- + N2F2 （1分） （共5分）4-5 A與F2、BF3反應(yīng)得到一種四氟硼酸鹽，它的陽離子水解能定量地生成A和HF，而同時得到的O2和H2O2的量卻因反應(yīng)條件不同而不同。寫出這個陽離子的化學式和它的合成反應(yīng)的化學方程式，并用化學方程式和必要的推斷對它的水解反應(yīng)產(chǎn)物作出解釋。 答案： 陽離子的化學式為NF4+。（1分） NF3 + F2 + BF3 = NF4+BF4- （1分） NF4+水解反應(yīng)首先得到HOF （否則寫不出配平的NF4+水解反應(yīng)）: NF4+H2O = NF3+HOF+H+ 定量生成NF3。（1分） 而反應(yīng)2HOF = 2HF+O2和反應(yīng)HOF+H2O = HF+H2O2 哪一反應(yīng)為主與反應(yīng)條件有關(guān)，但無論哪一反應(yīng)為主卻總是定量生成HF。（1分） （共4分） 第5題（7分）研究發(fā)現(xiàn)，釩與吡啶-2-甲酸根形成的單核配合物可增強胰島素降糖作用，它是電中性分子，實驗測得其氧的質(zhì)量分數(shù)為25.7 %, 畫出它的立體結(jié)構(gòu)，指出中心原子的氧化態(tài)。要給出推理過程。答案：吡啶甲酸根的相對分子質(zhì)量為122。設(shè)釩與2個吡啶甲酸根絡(luò)合，50.9244 295，氧的質(zhì)量分數(shù)為21.7%;設(shè)釩與3個吡啶甲酸根絡(luò)合，50.9366417，氧的質(zhì)量分數(shù)為23.0 %;設(shè)釩與4個吡啶甲酸根結(jié)合，50.9488539，氧的質(zhì)量分數(shù)為23.7%；設(shè)釩與5個吡啶甲酸根結(jié)合，50.9610661，氧的質(zhì)量分數(shù)為24.2%；釩與更多吡啶甲酸根絡(luò)合將使釩的氧化態(tài)超過+5而不可能，因而應(yīng)假設(shè)該配合物的配體除吡啶甲酸根外還有氧，設(shè)配合物為VO(吡啶甲酸根)2, 相對分子質(zhì)量為50.916.0244311，氧的質(zhì)量分數(shù)為25.7%,符合題設(shè)。（3分）結(jié)論：該配合物的結(jié)構(gòu)如下： (其他合理推論也可) 和/或得分相同（2分） 釩的氧化態(tài)為 +IV （或答4或V+4） （1分） 釩與吡啶甲酸根形成的五元環(huán)呈平面結(jié)構(gòu)，因此，該配合物的配位結(jié)構(gòu)為四角錐體（或四方錐體），氧原子位于錐頂。 （1分） （共7分）通過計算得出VO(C6H4NO2)2，但將配位結(jié)構(gòu)畫成三角雙錐，盡管無此配位結(jié)構(gòu)，卻也符合題意，建議總共得4分，以資鼓勵。用有效數(shù)字較多的原子量數(shù)據(jù)通過計算得出V(C6H4NO2)3H2O，氧含量為25.7%，釩+3，五角雙錐，盡管由于環(huán)太大而不可能，卻也符合題意，建議總共得4分，以資鼓勵。第6題（6分）最近發(fā)現(xiàn)，只含鎂、鎳和碳三種元素的晶體竟然也具有超導性。鑒于這三種元素都是常見元素，從而引起廣泛關(guān)注。該晶體的結(jié)構(gòu)可看作由鎂原子和鎳原子在一起進行(面心)立方最密堆積(ccp)，它們的排列有序，沒有相互代換的現(xiàn)象（即沒有平均原子或統(tǒng)計原子），它們構(gòu)成兩種八面體空隙，一種由鎳原子構(gòu)成，另一種由鎳原子和鎂原子一起構(gòu)成，兩種八面體的數(shù)量比是1 : 3，碳原子只填充在鎳原子構(gòu)成的八面體空隙中。61 畫出該新型超導材料的一個晶胞（碳原子用小球，鎳原子用大球，鎂原子用大球）。62 寫出該新型超導材料的化學式。答案：61 （5分）在（面心）立方最密堆積填隙模型中，八面體空隙與堆積球的比例為1 : 1, 在如圖晶胞中，八面體空隙位于體心位置和所有棱的中心位置，它們的比例是1 : 3，體心位置的八面體由鎳原子構(gòu)成，可填入碳原子，而棱心位置的八面體由2個鎂原子和4個鎳原子一起構(gòu)成，不填碳原子。62 MgCNi3（化學式中元素的順序可不同，但原子數(shù)目不能錯）。 （1分）第7題（9分）用2份等質(zhì)量的XeF2和XeF4混合物進行如下實驗：（1） 一份用水處理，得到氣體A 和溶液B，A 的體積為56.7 mL（標準狀況，下同），其中含O2 22.7 mL，余為Xe。B中的XeO3能氧化30.0mL濃度為0.100mol/L的(NH4)2Fe(SO4)2。（2） 另一份用KI溶液處理，生成的I2被0.200mol/L Na2S2O3滴定，用去Na2S2O3 35.0 mL。求混合物中XeF2和XeF4各自的物質(zhì)的量。答案：由（1）求Xe的總量： Xe 56.7mL-22.7mL=34.0mL 34,0 mL/2.24 x104 mL/mol = 1.52x10-3 mol (1分） XeO3 + 6Fe2+ + 6H+ = Xe + 6Fe3+ + 3H2O 1 : 6 （1分） x 0.100mol/Lx0.0300mL x = 5.0x10-4 mol (1分） Xe的總量 1.52x10-3 mol + 5.0x10-4 mol = 2.02x10-3 mol （1分） 由（2） XeF2 + 2I- I2 2S2O32- 1 2 （1分） y z z = 2 y (1分） XeF4 + 4I- 2I2 4S2O32- 1 4 （1分） 2.02x10-3 - y 0.200 mol/Lx0.0350 L -z y = 5.4x10-4 mol (XeF2) (1分） XeF4 2.02x10-3 mol - 5.4x10-4 mol = 1.48x10-5 mol （1分）第8題（8分）今有化學式為Co(NH3)4BrCO3的配合物。81 畫出全部異構(gòu)體的立體結(jié)構(gòu)。82 指出區(qū)分它們的實驗方法。 答案81 三種。 立體結(jié)構(gòu)如下： I II III （各2分，共6分）結(jié)構(gòu)式中的碳酸根離子也可用路易斯結(jié)構(gòu)式表示，但須表明是單齒還是雙齒配位（可不標2-）；編號任意，但須與下題的分析對應(yīng)；CO32-不能用電子配位（受限于Co的配位數(shù)及NH3必為配體）。畫其他配位數(shù)的配合物不計分。82 配合物III可通過其離子特性與另兩個配合物區(qū)分開：滴加AgNO3溶液，Br-立即被沉淀下來（而直接與鈷配位的溴相當緩慢地沉淀）。也可通過測定電導將III與I、II區(qū)分（用紅外光譜法區(qū)分也可）(1分)。I的偶極矩比II的偶極矩小，因此測定極性可將兩者區(qū)分開（1分）。（共2 分）第9題（6分）下圖摘自一篇新近發(fā)表的釩生物化學的論文?；卮鹑缦聠栴}：91。此圖釩化合物的每一次循環(huán)使無機物發(fā)生的凈反應(yīng)（的化學方程式）是： 答案： H2O2+Cl-+H+ = H2O+HOCl （1分）92。在上面的無機反應(yīng)中，被氧化的元素是 ；被還原的元素是 。 答案： 被氧化的是氯；被還原的是氧。 （共1分）93。次氯酸的生成被認為是自然界的海藻制造CCl鍵的原料。請舉一有機反應(yīng)來說明。 答案：H2C=CH2 + HOCl = HOH2CCH2Cl （舉其他含C=C雙鍵的有機物也可）（2分）94。試分析圖中釩的氧化態(tài)有沒有發(fā)生變化，簡述理由。答案：沒有變化。理由：（1）過氧化氫把過氧團轉(zhuǎn)移到釩原子上形成釩與過氧團配合的配合物并沒有改變釩的氧化態(tài)，所以從三角雙錐到四方錐體釩的氧化態(tài)并沒有發(fā)生變化；（2）其后添加的水和氫離子都不是氧化劑或還原劑，因此，過氧團變成次氯酸的反應(yīng)也沒有涉及釩的氧化態(tài)的變化，結(jié)論：在整個循環(huán)過程中釩的氧化態(tài)不變。 （2分）第10題（8分）有一種測定多肽、蛋白質(zhì)、DNA、RNA等生物大分子的相對分子質(zhì)量的新實驗技術(shù)稱為ESI/FTICR-MS, 精度很高。用該實驗技術(shù)測得蛋白質(zhì)肌紅朊的圖譜如下，圖譜中的峰是質(zhì)子化肌紅朊的信號，縱坐標是質(zhì)子化肌紅朊的相對豐度，橫坐標是質(zhì)荷比m/Z，m是質(zhì)子化肌紅朊的相對分子質(zhì)量，Z是質(zhì)子化肌紅朊的電荷(源自質(zhì)子化，取正整數(shù))，圖譜中的相鄰峰的電荷數(shù)相差1，右起第4峰和第3峰的m/Z分別為1542和1696。求肌紅朊的相對分子質(zhì)量(M)。答案： 1542(M+Z)/Z 或 1696(M+Z)/Z 1696=M+(Z-1)/(Z-1) 1542=(M+Z+1)/(Z+1) 解聯(lián)立方程： 解聯(lián)立方程： Z = 11 Z = 10 M16951 M16950 答：肌紅朊的相對分子質(zhì)量為16951（或16950），答任一皆可。 聯(lián)立方程正確，計算錯誤，得6分。方程錯為1542M/Z等，求得Z=11或10，相對分子質(zhì)量誤為16960等，只得4分。（8分)第11題（9分）家蠅的雌性信息素可用芥酸(來自菜籽油)與羧酸X（摩爾比1 : 1）在濃NaOH溶液中進行陽極氧化得到。 家蠅雌性信息素 芥 酸111 寫出羧酸X的名稱和結(jié)構(gòu)式以及生成上述信息素的電解反應(yīng)的化學方程式。112 該合成反應(yīng)的理論產(chǎn)率（摩爾分數(shù)）多大？說明理由。答案：111 丙酸（1分） （1分） （5分；芥酸或性信息素結(jié)構(gòu)中的碳數(shù)錯誤扣2分，試題要求寫電解反應(yīng)的方程式，因此，未寫H2扣2分，將H2寫成2H+扣1分，將Na2CO3寫成CO2扣2分；總分最低為零分，不得負分）112 芥酸和丙酸氧化脫羧形成摩爾分數(shù)相等的2種烴基，同種烴基偶聯(lián)的摩爾分數(shù)各占25%（或1/4或0.25），異種烴基偶聯(lián)形成家蠅性信息素的摩爾分數(shù)占50(或1/2或0.5)。（2分)第12題（9分）2004年是俄國化學家馬科尼可夫（V. V. Markovnikov，18381904）逝世100周年。馬科尼可夫因提出C=C雙鍵的加成規(guī)則（Markovnikov Rule）而著稱于世。本題就涉及該規(guī)則。給出下列有機反應(yīng)序列中的A、B、C、D、E、F和G的結(jié)構(gòu)式，并給出D和G的系統(tǒng)命名。答案： （每式1分，每個命名1分，共9分） D 2-溴-2-甲基丙酸 G 2,2-二甲基丙二酸二乙酯 （共9分）第13題（9分）88.1克某過渡金屬元素M同134.4升（已換算成標準狀況）一氧化碳完全反應(yīng)生成反磁性四配位絡(luò)合物。該配合物在一定條件下跟氧反應(yīng)生成與NaCl屬同一晶型的氧化物。131 推斷該金屬是什么；132 在一定溫度下MO可在三氧化二鋁表面自發(fā)地分散并形成“單分子層”。理論上可以計算單層分散量，實驗上亦能測定。(a)說明MO在三氧化二鋁表面能自發(fā)分散的主要原因。(b) 三氧化二鋁表面上鋁離子的配位是不飽和的。MO中的氧離子在三氧化二鋁表面上形成密置單層。畫出此模型的