全國高中化學(xué)競賽試題及評分標(biāo)準(zhǔn)

1、中國化學(xué)會第24屆全國高中學(xué)生化學(xué)競賽（省級賽區(qū)）試卷、答案及評分標(biāo)準(zhǔn)（2010年9月15日） Ds Rg Cn Uut Uuq Uup Uuh Uus Uuo1.008Zr NbMo Tc RuRhPdAgCdInSnSbTe I Hf TaW Re OsIrPt AuHgTl PbBiPoAtAc-LrHLiBeBCNOFNaMgAlSiPClSKCaScTiVCrMnFeCoNiCuZnGaGeAsSeBrRbCsFrSrBaRaYLaLu-6.9419.01222.9924.3139.1040.0885.4787.62132.9137.322322644.9647.8850.9452.

2、0054.9455.8558.9363.5558.6965.3910.8126.9869.7212.0128.0972.61114.8204.4118.7207.2112.4200.6107.9197.0106.4195.1102.9192.2101.1190.298.91186.295.94183.992.91180.991.22178.588.9114.0116.0019.0030.9774.92121.8209.032.0778.96127.6210210210 126.979.9035.454.00320.1839.9583.80131.3222HeNeArKrXeRn元素周期表RfD

3、bSgBhHsMt 氣體常數(shù)R8.31447 J K-1 mol-1 法拉第常數(shù)F96485 C mol-1 阿佛加德羅常數(shù)NA6.022142×1023 mol-1 第1題 (15分)1-1 2009年10月合成了第117號元素，從此填滿了周期表第七周期所有空格，是元素周期系發(fā)展的一個里程碑。117號元素是用249Bk轟擊48Ca靶合成的，總共得到6個117號元素的原子，其中1個原子經(jīng)p次衰變得到270Db后發(fā)生裂變；5個原子則經(jīng)q次衰變得到281Rg后發(fā)生裂變。用元素周期表上的117號元素符號，寫出得到117號元素的核反應(yīng)方程式（在元素符號的左上角和左下角分別標(biāo)出質(zhì)量數(shù)和原子序數(shù)

4、）。 每式1分，畫箭頭也得 1分。兩式合并為 也得滿分。 （2分）1-2 寫出下列結(jié)構(gòu)的中心原子的雜化軌道類型：(C6H5)IF5-(C6H5)2XeI(C6H5)2+sp3d3（1分）其他答案不得分。sp3d（1分）其他答案不得分。sp3（1分）其他答案不得分。 （3分）1-3 一氯一溴二(氨基乙酸根)合鈷(III)酸根離子有多種異構(gòu)體，其中之一可用如下簡式表示。請依樣畫出其他所有八面體構(gòu)型的異構(gòu)體。 每式1分。正確畫出5個幾何異構(gòu)體，未畫對映體但指明都有對映異構(gòu)體，各得1.5分。 （10分）第2題 (5 分) 最近我國有人報道，將0.1 mol L-1的硫化鈉溶液裝進(jìn)一只掏空洗凈的雞蛋殼里

5、，將蛋殼開口朝上，部分浸入盛有0.1 mol L-1的氯化銅溶液的燒杯中，在靜置一周的過程中，蛋殼外表面逐漸出現(xiàn)金屬銅，同時燒杯中的溶液漸漸褪色，并變得混濁。2-1設(shè)此裝置中發(fā)生的是銅離子和硫離子直接相遇的反應(yīng)，已知(Cu2+/Cu)和(S/S2-)分別為0.345 V和 -0.476 V，nFE RTlnK，表示反應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)電動勢，n為該反應(yīng)得失電子數(shù)。計算25oC下硫離子和銅離子反應(yīng)得到銅的反應(yīng)平衡常數(shù)，寫出平衡常數(shù)表達(dá)式。 Cu2+S2- = Cu + S n = 2, lnK = 2x96485C mol-1x(0.345+0.476)V/(8.314 J K-1mol-1x298.15

6、K)K = 5.82×1027； （1分）代入計算式的數(shù)值因約化導(dǎo)致計算結(jié)果（K）值不同，K值的指前因子在5.606.93范圍內(nèi)均得滿分。K = Cu2+-1S2-1； 嚴(yán)格的表達(dá)式為K =（Cu2+-1S2-1）X co2 （1分）2-2金屬銅和混濁現(xiàn)象均出現(xiàn)在蛋殼外，這意味著什么？ 硫離子可從蛋殼內(nèi)通過蛋殼上的微孔向蛋殼外擴(kuò)散并與銅離子反應(yīng)生成銅和硫，而銅離子不能通過蛋殼微孔向蛋殼內(nèi)擴(kuò)散。 兩個要點(diǎn)各0.5分。 （1分）2-3 該報道未提及硫離子與銅離子相遇時溶液的pH?，F(xiàn)設(shè)pH = 6，寫出反應(yīng)的離子方程式。Cu2+ + H2S = Cu + S + 2H+ （1分） 將方程式

7、中的H2S寫成HS-或S2-，即使方程配平了，均不得分。2-4 請對此實(shí)驗(yàn)結(jié)果作一簡短評論。開放式。只要寫出了有一定合理性的評論均可得分。 （1分）第3題 ( 7分) 早在19世紀(jì)人們就用金屬硼化物和碳反應(yīng)得到了碳化硼。它是迄今已知的除金剛石和氮化硼外最硬的固體。1930年確定了它的理想化學(xué)式。左下圖是2007年發(fā)表的一篇研究論文給出的碳化硼晶胞簡圖。3-1 該圖給出了晶胞中的所有原子，除“三原子”（中心原子和與其相連的2個原子）外，晶胞的其余原子都是B12多面體中的1個原子，B12多面體的其他原子都不在晶胞內(nèi)，均未畫出。圖中原子旁的短棍表示該原子與其他原子相連。若上述“三原子”都是碳原子，寫

8、出碳化硼的化學(xué)式。B4C 或CB4 答B(yǎng)12C3得0.5分。 （1分）3-2該圖有什么旋轉(zhuǎn)軸？有無對稱中心和鏡面？若有，指出個數(shù)及它們在圖中的位置（未指出位置不得分）。有一根3重旋轉(zhuǎn)軸（過上述“三原子”的直線）。 （1分）有對稱中心，在晶胞中心。 （1分）有 3個鏡面。鏡面之一垂直于紙面并通過上述“三原子”；3個鏡面的面間角為60o，其交線為三重軸。 （1.5分）有3根2重旋轉(zhuǎn)軸，通過鏡面角平分面，與三重軸垂直，交點(diǎn)為對稱中心。（1.5分） （共計5分） 3-3 該晶胞的形狀屬于國際晶體學(xué)聯(lián)合會在1983年定義的布拉維系七種晶胞中的哪一種？（注：國際晶體學(xué)聯(lián)合會已于2002年改稱Bravais

9、 systems為lattice systems, 后者尚無中文譯名。）標(biāo)準(zhǔn)答案是菱方或“菱面體”(rhombohedral)，答“三方”(trigonal)，雖不符合國際晶體學(xué)聯(lián)合會的推薦性規(guī)定，但考慮到國內(nèi)許多教科書的現(xiàn)狀,仍給0.5分。只答“素晶胞”不得分，答“菱方素晶胞”不扣分。 （1分）第4題 (8分) 4-1分別將O2、KO2、BaO2 和O2AsF6填入與OO鍵長相對應(yīng)的空格中。OO鍵長112 pm121 pm128 pm149 pm化學(xué)式O2AsF6O2KO2BaO2每空0.5 分。 （2分）4-2 在配合物A和B中，O2為配體與中心金屬離子配位。A 的化學(xué)式為Co2O2(NH

10、3)104+，其OO的鍵長為147 pm；B的化學(xué)式為Co(bzacen)PyO2，其OO的鍵長為126 pm，Py是吡啶(C5H5N)，bzacen是四齒配體 C6H5C(O-)=CHC(CH3)=NCH22。B具有室溫吸氧，加熱脫氧的功能，可作為人工載氧體。畫出A和B的結(jié)構(gòu)簡圖（圖中必須明確表明OO與金屬離子間的空間關(guān)系），并分別指出A和B中Co的氧化態(tài)。配合物A B結(jié)構(gòu)簡圖Co的氧化態(tài)+3+3結(jié)構(gòu)簡圖第1空2分，第2空3 分，O-O-Co畫成直線扣0.5分，氧化態(tài)每空0.5分。 （6分）第5題 ( 11分) 把紅熱的玻棒插入橙紅色固體A中，A受熱后噴射出灰綠色粉末B和無色無味氣體C。鎂在

11、C中加熱生成灰色固體D。B在過量的NaOH溶液中加熱溶解，得到綠色溶液E。將適量H2O2加入E中，加熱，得到黃色溶液F。F酸化后變?yōu)槌壬芤篏。向G中加入Pb(NO3)2溶液，得到黃色沉淀H。5-1 寫出A、B、C、D、E、F、G和H的化學(xué)式。 A (NH4)2Cr2O7B Cr2O3C N2D Mg3N2E NaCr(OH)4F Na2CrO4G Na2Cr2O7H PbCrO4 每個化學(xué)式0.5分 E 寫NaCrO2也得滿分。 （4分）5-2 寫出由E轉(zhuǎn)變?yōu)镕，F(xiàn)轉(zhuǎn)變?yōu)镚，G 轉(zhuǎn)變?yōu)镠的離子方程式。E轉(zhuǎn)變?yōu)镕 F轉(zhuǎn)變?yōu)镚 G 轉(zhuǎn)變?yōu)镠 每個方程式1分。E轉(zhuǎn)變?yōu)镕，寫CrO2-配平，也得滿分

12、。 （3分）5-3 A中的金屬元素M可以形成MO2和ZnM2O4, 它們均為磁性材料，廣泛用于制作磁帶和磁盤。分別寫出MO2和ZnM2O4中M的價電子組態(tài)。3d2 ，3d3 （1分）5-4 A中的金屬元素M可以形成不同形式的羰基化合物或者羰基陰離子，按照18電子規(guī)則畫出Na2M2(CO)10的陰離子結(jié)構(gòu)，指出M的氧化態(tài)。Cr的氧化態(tài) -1 結(jié)構(gòu)式2分，氧化態(tài)1分 （3分）第6 題（8分）在我國青海、西藏等地有許多干涸鹽湖盛產(chǎn)一種鈉鹽Q。Q為一種易溶于水的白色固體。Q的水溶液用硫酸酸化，得到弱酸X。X為無色小片狀透明晶體。X和甲醇在濃硫酸存在下生成易揮發(fā)的E。E在空氣中點(diǎn)燃呈現(xiàn)綠色火焰。E和Na

13、H反應(yīng)得到易溶于水的白色固態(tài)化合物Z（分子量37.83）。B4O5(OH)42- + 3 H2O + 2 H+4 H3BO3 寫B(tài)4O72-配平的方程式也得滿分。 (1分)6-1寫出由Q得到X的離子方程式。6-2 寫出X在水中的電離方程式。B(OH)3 + H2O B(OH)4- + H+ (1分)6-3 寫出X和甲醇在濃硫酸存在下生成E的化學(xué)方程式。B(OH)3 + 3 CH3OH B(OCH3)3 + 3H2O (1分)6-4 寫出E燃燒反應(yīng)的化學(xué)方程式。2 B(OCH3)3 + 9 O2B2O3 + 6 CO2 + 9 H2O (1分)6-5 寫出由E和NaH制備Z的化學(xué)反應(yīng)方程式。 B

14、(OCH3)3 + 4 NaHNaBH4 + 3 NaOCH3 (1分)6-6 Z在水溶液里的穩(wěn)定性與溶液pH有關(guān)，pH越大越穩(wěn)定。為什么？水溶液的pH越大，H3O+越低，BH4- 和H3O+ 的反應(yīng)越難，因而NaBH4越穩(wěn)定。 (1分)6-7近年來，用Z和過氧化氫構(gòu)建一種新型堿性電池已成為熱門的研究課題。該電池放電時，每摩爾Z釋放8摩爾電子，標(biāo)準(zhǔn)電動勢大于2 V。寫出這種電池放電反應(yīng)的離子方程式。 BH4- + 4 H2O2 B(OH)4- + 4 H2O (2分)第7題 (13分) 分子篩是一種天然或人工合成的泡沸石型水合鋁硅酸鹽晶體。人工合成的分子篩有幾十種，皆為骨架型結(jié)構(gòu)，其中最常用的

15、是A型、X型、Y型和絲光沸石型分子篩，化學(xué)組成可表示為MmAlpSiqOn(p+q)·xH2O。7-1 Si4+、Al3+ 和O2- 的離子半徑分別為41 pm、50 pm和140 pm，通過計算說明在水合鋁硅酸鹽晶體中Si4+和Al3+ 各占據(jù)由氧構(gòu)成的何種類型的多面體空隙。Si4+Al3+ 介于0.225和0.414間， 四面體 介于0.225和0.414間，四面體 每個多面體1分；只答四面體而無正確的計算和說明，不得分。 （2分） 根據(jù)多面體幾何學(xué)計算得出結(jié)論，只要正確，亦各得1分。7-2 上述化學(xué)式中的n等于多少？說明理由。若M為2價離子，寫出m與p的關(guān)系式。 n2； 理由：

16、由7-1結(jié)果知，Si(Al)O4為骨架型結(jié)構(gòu)，氧原子被2個四面體共用 (p+q)n(p+q)0.5 , n2 m 1/2 p n值和理由各1分； m與p的關(guān)系1分 （3分） 通過其他途徑推算，結(jié)果正確，也得滿分。7-3 X光衍射測得Si-O鍵鍵長為160 pm。此數(shù)據(jù)說明什么？如何理解？實(shí)測Si-O鍵鍵長（160pm）遠(yuǎn)小于Si4+和O2- 的離子半徑之和（181pm），表明Si-O鍵中已有較大的共價成分（1分）。Si4+ 電價高、半徑小，極化力較大，導(dǎo)致了鍵型變異（離子鍵向共價鍵過渡）（1分）（2分）7-4 說明以下事實(shí)的原因： 硅鋁比（有時用SiO2/Al2O3表示）越高，分子篩越穩(wěn)定；最

17、小硅鋁比不小于1。硅氧四面體和鋁氧四面體無序地按硅鋁原子比交替排列。 硅-氧鍵強(qiáng)于鋁-氧鍵； 若Al3+ 數(shù)超過Si4+數(shù)，必出現(xiàn)鋁氧四面體直接相連的情況，結(jié)構(gòu)中引入不穩(wěn)定因素，導(dǎo)致骨架強(qiáng)度削弱。 各1分 （2分） 7-5 人工合成的A型分子篩鈉鹽，屬于立方晶系，正當(dāng)晶胞參數(shù)a2464 pm，晶胞組成為Na96Al96Si96O384·xH2O。將811.5克該分子篩在1.01325×105 Pa、700加熱6小時將結(jié)晶水完全除去，得到798.6升水蒸氣（視為理想氣體）。計算該分子篩的密度D。811.5 g分子篩含水量為 一個晶胞的質(zhì)量為 分子篩密度為 n=10.00 mo

18、l 1分；x = 216 1分； D = 1.946 g cm-3 2分。 （4分）用另外的算法，算式與結(jié)果皆正確（包括有效數(shù)字和單位），亦得滿分。 第8題 ( 6分) 在25和101.325 kPa下，向電解池通入0.04193 A的恒定電流，陰極（Pt，0.1 mol L-1 HNO3）放出氫氣，陽極（Cu，0.1 mol L-1 NaCl）得到Cu2+。用0.05115 mol L-1的EDTA標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定產(chǎn)生的Cu2+，消耗了53.12 mL。8-1 計算從陰極放出的氫氣的體積。陽極反應(yīng)： Cu (s) Cu2+2e 陰極反應(yīng)： H2Oe 1/2 H2(g)OH- 電池反應(yīng)： Cu (

19、s) 2H2O Cu2+ H2(g) 2OH- Cu2+與EDTA按1 : 1絡(luò)合，因此，陰極放出的氫氣的摩爾數(shù)等于陽極產(chǎn)生的Cu2+ 的摩爾數(shù)，即等于消耗的EDTA的摩爾數(shù)： 給定條件下的體積為 整式計算，算式和結(jié)果全對，得滿分。分步計算：氫的摩爾數(shù)算式正確得1分；氫體積的算式正確得1分，結(jié)果正確（含單位和有效數(shù)字）各得1分。 （4分） 8-2 計算電解所需的時間(以小時為單位)。 生成66.48 mL氫氣需2.717 mmol×25.434 mmol電子，電解所需時間為 計算過程與結(jié)果各1分。 （2分）第9題 (11 分)9-1畫出下列轉(zhuǎn)換中A、B、C和D的結(jié)構(gòu)簡式（不要求標(biāo)出手

20、性）。ABC D 每個結(jié)構(gòu)簡式1分，其他答案不得分。 (4分)9-2 畫出下列兩個轉(zhuǎn)換中產(chǎn)物1、2和3的結(jié)構(gòu)簡式，并簡述在相同條件下反應(yīng)，對羥基苯甲醛只得到一種產(chǎn)物，而間羥基苯甲醛卻得到兩種產(chǎn)物的原因。1 2 3 結(jié)構(gòu)簡式1和2各1分；結(jié)構(gòu)簡式3，3分（沒有烷氧基只得1分，-羥基酮只得1分）。若2，3對換，則得分也對換。其它答案不得分，例如丙酮自身縮合不得分。 （5分）原因： 連在苯環(huán)的烷氧基對苯環(huán)的對位比對苯環(huán)的間位有更強(qiáng)的給電子共軛效應(yīng)（0.5分）和更弱的吸電子誘導(dǎo)效應(yīng)（0.5分），致使羥基間位的醛基比對位的醛基有更強(qiáng)的親電性（0.5分），所以在碳酸鉀的弱堿條件下，對羥基苯甲醛與丙酮不發(fā)生縮合反應(yīng)而間位羥基苯甲醛可與丙酮發(fā)生羥醛縮合反應(yīng)（0.5分）。 （2分）第10題 ( 7 分) 灰黃霉素是一種抗真菌藥，可由A和B在三級丁醇鉀/三級丁醇體系中合成，反應(yīng)式如下：10-1在下面灰黃霉