第屆全國高中學(xué)生化學(xué)競賽省級賽區(qū)初賽試題及答案

1、精心整理中國化學(xué)會第26屆全國高中學(xué)生化學(xué)競賽(省級賽區(qū))試卷(2012年9月2日9 ： 0012 : 00共計3小時)競賽時間3小時。遲到超過30分鐘者不能進(jìn)考場。開始考試后 1小時內(nèi)不得離場。時問到, 把試卷(背面前上)放在桌面上，立即起立撤離考場。試卷裝訂成冊，不得拆散。所有解答必須寫在站定的方框內(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。允許使用非編程計算器以及直尺等文具第1題(7分)1-1向硫酸鋅水溶液中滴加適當(dāng)濃度的氨水至過量，發(fā)生兩步主要反應(yīng)。簡述實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象并寫出兩步 主要反應(yīng)的離子方程式。無

2、色溶液產(chǎn)生白色沉淀，后逐漸溶解(1分，如只寫白色沉淀溶解不扣分，未表明白色，扣 0.5分)(1) Zn2+2NH3+2H2O=Zn(OH)2 J+2NH4+ (1 分)寫成如下形式均給分：Zn2+2NH3 - H2O=Zn(OH)2 J +2NH4+Zn(H2O)62+2NH3 H2O=Zn(OH)2 J+2NH4+6H2O.-Zn(H2O)62+2NH3=Zn(OH)2 J +2NH4+2H2O(2) Zn(OH)2+2NH4+2NH3=Zn(NH 3)42+2H2O如寫成Zn(OH)2+4NH3=Zn(NH3)42+2OH也對，如產(chǎn)物寫成Zn(NH 3)62+扣0.5分，因主要產(chǎn)物是 Zn

3、(NH 3)42+1-2化合物Cu(Pydc)(amp) 3H2O的組成為CnH14CuN4O7,熱重分析曲線表明，該化合物受熱分 解發(fā)生兩步失重，第一個失重峰在200250C ,失重的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為15.2%。第二個失重峰在400500C,失重后的固態(tài)殘渣質(zhì)量為原化合物質(zhì)量的20.0%。Pydc和amp是含有芳環(huán)的有機(jī)配體。通過計算回答：(1)第一步失重失去的組分。水分子或H2O3個水分子或3H2OC11H14CUN4O7的式量約377.8,失去3個水分子，失重質(zhì)量分?jǐn)?shù)理 論值為14.3%。1分(2)第二步失重后的固態(tài)殘渣是什么，解釋理由。CuO或Cu2O的混合物(2分)理由：CuO、Cu2O及

4、C11H14CUN4O7的式量分別為79.55、143.1和377.8。若殘渣為CuO,則失重 質(zhì)量分?jǐn)?shù)為79.55/377.8=21.1%;若殘渣為Cu2。，則質(zhì)量分?jǐn)?shù)為143.1/(377.8X2)=18.9%,實(shí) 驗(yàn)值為20%介于兩者之間，故殘渣是兩者的混合物。(1分)只答CuO或只答Cu2O,只得1分。答CuO和Cu混合物，計算正確，理由表述清晰，也可得3分。 雖然計算正確，但物質(zhì)在題設(shè)條件下不存在(如乙快銅、氫化銅等)，也可得1分(計算 分)。第2題(7分)A和X是兩種常見的非金屬元素，其核外電子數(shù)之和為22,價電子數(shù)之和為10。A(s)+3/2X2(g)AX 3(g)AX 3(g)

5、AX(g)+2X(g)在一定條件下可生成AX、AX3 (常見的Lewis酸)、A2X4和A4X4,反應(yīng)如下：g,放電,2Hg+2X(g)Hg2X2(g)*AX(g)+AX 3(g)A2X4(g) 一4AX(g)A 4X4(s)*2-1指出A和X各是什么元素精心整理A: BX: Cl共3分各1.5分2-2A4X4具有4個三重旋轉(zhuǎn)軸，每個A原子周圍都有4個原子，畫出A4X4的結(jié)構(gòu)示意圖。(2分)2-3寫出AX3與CH3MgBr按計量數(shù)比為1 ： 3反應(yīng)的方程式。BCl 3+3CH 3MgBr >B(CH 3)3+3MgBrCl (1 分)AX3+3CH 3MgBr >B(CH 3)3+

6、3MgBrCl寫成 BCl3+3CH3MgBr >B(CH 3)3+3/2MgBr 2+3/2MgCl 2也可2-4寫出A2X4與乙醇發(fā)生醇解反應(yīng)的方程式。B2C14+4C2H5OH>B2(OC2H5)4+4HCl (1 分)A2X4+4C 2 H5OH >A2(OC2 H 5)4+4HX第3題(10分)CuSO4溶液與K2c2。4溶液反應(yīng)，得到一種藍(lán)色晶體。通過下述實(shí)驗(yàn)確定該晶體 的組成：(a)稱取0.2073g樣品，放入錐形瓶，加入40mL2mol L 1的H2SO4,微熱使樣品溶解，加入30mL 水，加熱近沸，用0.02054mol LKMnO 4溶液滴定至終點(diǎn)，消耗2

7、4.18mL。(b)接著將溶液充分加熱，使淺紫紅色變?yōu)樗{(lán)色，冷卻后加入2gKI固體和適量Na2CO3,溶液變?yōu)樽厣⑸沙恋?。?.04826mol L的Na2s2O3溶液滴定，近終點(diǎn)時加入淀粉指示劑，至終點(diǎn)， 消耗 12.69mL。3-1寫出步驟a中滴定反應(yīng)的方程式。2MnO4 +5H2C2O4+6H+=2Mn2+10CO21 +8H2O (1 分)，-3-2寫出步驟b中溶液由淡紫色變?yōu)樗{(lán)色的過程中所發(fā)生反應(yīng)的方程式。4MnO4 +12H+=Mn2+5O2t +6H2O (2 分)3-3用反應(yīng)方程式表達(dá)KI在步驟b中的作用)寫出Na2s2O3滴定反應(yīng)的方程式。KI 與 Cu2+作用：2Cu2

8、+5I =2CuI J +I3 (1 分)3-4通過計算寫出藍(lán)色晶體的化學(xué)式(原子數(shù)取整數(shù))。根據(jù)3-1中的反應(yīng)式和步驟a中的數(shù)據(jù)，得：n(C2O42 )=0.02054mol - L 1X24.18mL x5/2=1.241mmol (1 分)根據(jù)3-3中的反應(yīng)式和步驟b中的數(shù)據(jù)，可得：n(Cu2+)=0.04826mol - L 1 x 12.69mL=0.6124mmol(1 分)n(Cu2+) : n(C2O42 )=0.6124mmol ： 1.2416mmol=0.4933 =0.5配離子組成為CU(C2O4)22 。(1分)由電荷守恒，晶體的化學(xué)式為 K2CU(C2O4)2 XH

9、2O結(jié)晶水的質(zhì)量為：0.2073g0.6124 乂 10 3mol 乂 MK2Cu(C2O4)2=0.2073g 0.6124 X 10 3molx 317.8g - mol 1=0.0127gn(H2O)=0.0127g/(18.02g - mol 1)=0.000705mol=0.705mmoln(H2O) : n(Cu2+)=0.705 : 0.6124=1.15x =1或用n(C2O42)和n(Cu2+)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的均值0.6180mmol計算水的質(zhì)量：0.2073g 0.6180 X 10 3mol X MK2Cu(C2O4)2=0.0109gn(H2O)=0.0109g/(18.02

10、g - mol 1)=0.000605mol=0.605mmoln(H2O) : n(Cu2+)=0.605 : 0.6124=0.989x =1其他合理的方式，均給分。第4題(5分)1976年中子衍射實(shí)驗(yàn)證實(shí)：trans-Co(en) 2Cl22Cl - HCl - 2H2O晶體中只存在3種 含鉆的A+和Cl o X+中所有原子共面，有對稱中心和 3個相互垂直的鏡面。注：en是乙二胺 的縮寫符號。4-1畫出A+及其立體異構(gòu)體的結(jié)構(gòu)簡圖。4-2畫出X?+?的結(jié)構(gòu)圖。精心整理（2分）回成實(shí)線扣1分，未寫正號不扣分第5題（8分）從尿素和草酸的水溶液中得到一種超分子晶體。 X射線衍射實(shí)驗(yàn)表明，該晶體

11、屬于 單斜晶系，晶胞參數(shù) a=505.8pm, b=1240pm, c=696.4pm, 0 =98.13° 。晶體中兩種分子通過氫鍵 形成二維分子結(jié)構(gòu)，晶體密度 D=1.614g - cm 305-1推求晶體中草酸分子和尿素分子的比例。_晶胞體積 V=abcsin B =505.8pmX 1240pmX 696.4pmX sin98.13° =4.324X 10 22cm 31 分晶胞質(zhì)量=VD=4.324 X 10 22cm 3X 1.614g cm 3=6.979 乂 10 22g1 分（1）若晶胞中含1個草酸分子和1個尿素分子，則質(zhì)量為2.493 X 10 22g,

12、密度約為0.577g - cm 3,不符合測定結(jié)果，也不符合對稱性要求。（2）若晶胞中含1個草酸分子和2個尿素分子，則質(zhì)量為3.490 X 1022g,密度約為0.8071 g . cm3,也不符合測定結(jié)果，也不符合對稱性要求。 .一（3）若晶胞中含2個草酸分子和4個尿素分子，則質(zhì)量為6.980 X 10-22g,密度符合測定結(jié)果， 對稱性也滿足題意。因而晶胞中含有22個草酸分子和4個尿素分子，即二者比例1 ：2。1分5-2畫出一個化學(xué)單位的結(jié)構(gòu)，示出其中的氫鍵。（3分）化學(xué)單位：1分只畫出1個草酸分子和1個尿素分子，不給分。氫鍵：2分只畫出2個草酸的羥基與尿素的跋基形成較強(qiáng)的 OHO氫鍵，得

13、1分。只畫出2個尿素的氨基與草酸的竣基形成較弱的N HO氫鍵，得1分。第6題（6分）2, 3一叱呢二竣酸，俗稱唾咻酸，是一種中樞神經(jīng)毒素，阿爾茲海默癥、帕金森癥等都與它有關(guān)。常溫下唾咻酸呈固態(tài)，在 185190c下釋放CO2轉(zhuǎn)化為煙酸。6-1晶體中，唾咻酸采取能量最低的構(gòu)型，畫出此構(gòu)型（碳原子上的氫原子以及孤對電子可不畫）。3分其他答案不得分一個氫必須在氮原子上，氮原子必須帶正電荷，另一個氫原子必須在兩個氧原子之間，但不要 求氫鍵的鍵角，該鍵是否對稱也不要求，2位的取代基必須是竣酸根負(fù)離子。6-2唾咻酸在水溶液中的pKa1=2.41,寫出其一級電離的方程式（共腕酸堿用結(jié)構(gòu)簡式表示）。6-3畫出

14、煙酸的結(jié)構(gòu)。2分若畫成也給2分。第7題（10分）硼的總濃度0.4mol mol1的硼酸及其鹽的水溶液中不僅存在四硼酸根離子B4還存在電荷為一1酸五硼酸根離子以及電荷為一1和一2的兩種三硼酸根離子。這些多硼酸根離子 和B（OH）4一縮合而成，結(jié)構(gòu)中硼原子以 B-O-B的方式連接成環(huán)。7-1上述五硼酸根離子中，所有三配位硼原子的化學(xué)環(huán)境完全相同，畫出其結(jié)構(gòu)示意圖（不畫孤對 電子，羥基用一OH表達(dá)）（4分）未標(biāo)負(fù)號扣0.4mol - mol 種多硼酸根 離子的化學(xué)7-2右圖示出硼酸一硼酸鹽體系在硼的總濃度為 1時，其存在形式與pH的關(guān)系。1、2、3、4分別為4離子存在的區(qū)域。推出1、2、3、4分別對

15、應(yīng)的多硼酸根注：以B4O5（OH）42為范例，書寫其他3種多硼酸根離子 成這些物種的縮合反應(yīng)速率幾乎相同，其排列順序不受反 本體系中縮合反應(yīng)不改變硼原子的配位數(shù)。1: B5O6（OH）44 1 分 2: B3O3（OH）4 2 分3: B4O5（OH）42 1 分 4: B3O3（OH）52 2分1：五硼酸根，B5O6（OH）44 ,三配位硼原子和四配位硼原子的比例 4： 12:三硼酸根，B3O3（OH）4 ,三配位硼原子和四配位硼原子的比例 2： 13:四硼酸根，B4O5（OH）42一,三配位硼原子和四配位硼原子的比例 2： 24:三硼酸根，B3O3（OH）52 ,三配位硼原子和四配位硼原子

16、的比例 1 : 2第8題（16分）右圖示出在碳酸一碳酸鹽體系（CO32一的分析濃度為1.0X102mol L）中，鈾 pH圖，以標(biāo)準(zhǔn)氫 O2/H2O兩電對的鹽體系中主要物13 14的化學(xué)式；形 應(yīng)速率制約；的存在物種及相關(guān)電極電勢隨 pH的變化關(guān)系（E 電極為參比電極）。作為比較，虛線示出 H+/H2和EpH關(guān)系。8-1計算在pH分別為4.0和6.0條條件下碳酸一碳酸 種的濃度。H2CO3： Ka1=4.5X10 7, Ka2=4.7X10 11溶液中存在如下平衡：H2CO3=H+HCO3S H 1D 11Ka仁c(H+)c(HCO3 )/c(H 2cO3)=4.5 X 10 70.5 分HC

17、O3 =H+CO32 Ka2=c(H+)c(CO32 )/c(HCO 3 )=4.7 x 10 110.5 分pH=4.4 , c(H+)=1.0 X10 4mol L 1c(H2CO3)=c(H +)c(HCO 3 )/4.5 乂 10 7=2.2 乂 10 7c(HCO3 )c(CO 32 )=c(HCO 3 ) X 4.7 X 10 11/c(H +)=4.7 乂 10 7c(HCO3 )溶液中以 H2CO3 為主，c(H2CO3)=1.0X10 2mol . l 11 分pH=4.4 , c(H+)=1.0 X10 6mol L 1c(H2CO3)=c(H+)c(HCO 3 )/4.5

18、 乂 10 7=2.2c(HCO 3 )c(CO 32 )=c(HCO 3 ) X 4.7 X 10 11/c(H +)=4.7 乂 10 5c(HCO3 )1 分溶液中以H2CO3和HCO3一形成緩沖溶液。c(HCO3 )=1.0 X 10 2mol L 1/3.2=3.1 x 10 5mol L 10.5 分 c(H2CO3)=2.2c(HCO 3 )=6.8 義 10 3mol L 10.5 分其他計算方法合理，答案正確，也得滿分。8-2圖中a和b分別是pH=4.4和6.1的兩條直線，分別寫出與a和b相對應(yīng)的軸的物種發(fā)生轉(zhuǎn)化的 方程式。_a： UO22 +H2CO3>UO2CO3+

19、2H+1 分b： UO2CO3+2HCO3 >UO2（CO3）22 +H2CO31 分8-3分別寫出與直線c和_d相對應(yīng)的電極反應(yīng)，說明其斜率為正或負(fù)的原因。c： 4UO22 +H2O+6e >U4O9+2H+1 分該半反應(yīng)消耗H+, pH增大，H+濃度減小，不利于反應(yīng)進(jìn)行，故電極電勢隨 pH增大而降低， 即EpH線的斜率為負(fù)。8-4在pH=4.0的緩沖體系中加入UC13,寫出反應(yīng)方程式。d: U3+2H2O>UO2+1/2H2+3H+2 分由圖左下部分的E（UO2/U3+）pH關(guān)系推出，在pH=4.0時，E（UO2/U3+）遠(yuǎn)小于E（H+/H2）,故UC13 加入水中，會發(fā)

20、生上述氧化還原反應(yīng)。8-5在pH=8.012之間，體系中UO2（CO3）34和U4O9（s）能否共存？說明理由；UO2（CO3）34和UO2（s） 能否共存？說明理由。UO2（CO3）34和 U4O9 能共存 1 分理由：E（UO2（CO3）34/U4O9）低于 E（O2/H2O）而高于 E（H+/H2）,因此，其氧化形態(tài) UO2（CO3）34不能氧化水而生成。2,其還原形態(tài)U4O9（S）也不能還原水產(chǎn)生H2o 1分若只答UO2（CO3）34和U4O9（s）二者不反應(yīng)，只得0.5分UO2（CO3）34和UO2（S）不能共存1分理由：E（UO2（CO3）34 /U4O9）高于 E（U4O9/UO2）,當(dāng) UO2（CO3）34 和 UO2（s）相遇時，會發(fā)生反應(yīng)：UO2（CO3）34 +3UO2+H2O=U4O9+2HCO3 +CO32 1 分第9題（12