2000年全國高中學(xué)生化學(xué)競賽（初賽）試題與答案

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1．1999年是人造元素豐收年，一年間得到第114、116和118號三個(gè)新元素。按已知的原子結(jié)構(gòu)規(guī)律，118號元素應(yīng)是第周期第族元素，它的單質(zhì)在常溫常壓下最可能浮現(xiàn)的狀態(tài)是（氣、液、固選一填入）態(tài)。近日傳聞俄國合成了第166號元素，若已知原子結(jié)構(gòu)規(guī)律不變，該元素應(yīng)是第周期第族元素。（5分）

七；零；氣；八；VIA（5分,每個(gè)填空得1分）

2．今年是勒沙特列（LeChatelier1850－1936）誕生150周年。請用勒沙特列原理解釋如下生活中的常見現(xiàn)象：開啟冰鎮(zhèn)啤酒瓶把啤酒倒入玻璃杯，杯中馬上泛起大量泡沫

。

（

6

分

）

（1）啤酒瓶中二氧化碳?xì)怏w與啤酒中溶解的二氧化碳達(dá)到平衡：CO2(氣)CO2(溶液)，開啟啤酒瓶，二氧化碳?xì)怏w的壓力下降，根據(jù)勒沙特列原理，平衡向放出二氧化碳?xì)怏w的方向移動(dòng)，以減弱氣體壓力下降對平衡的影響。

（2）溫度是保持平衡的條件，玻璃杯的溫度比冰鎮(zhèn)啤酒的溫度高，根據(jù)勒沙特列原理，平衡應(yīng)向減弱溫度升高的方向移動(dòng)，即應(yīng)向吸熱方向移動(dòng)，從溶液中放出二氧化碳?xì)怏w是吸熱的，因而，應(yīng)從溶液中放出二氧化碳?xì)怏w。

注：壓力和溫度各3分，不與勒沙特列原理掛鉤不給分。3．1999年合成了一種新化合物，此題用X為。用現(xiàn)代物理方法測得X的相對分子質(zhì)量為64；X含碳93.8%，含氫6.2%；X分子中有3種化學(xué)環(huán)境不同的氫原子和4種化學(xué)環(huán)境不同的碳原子；X分子中同時(shí)存在C—C、C＝C和C≡C三種鍵，并發(fā)現(xiàn)其C＝C鍵比尋常的C＝C短。

1．X的分子式是____（2分）

2．請畫出X的可能結(jié)構(gòu)。（4分）1．C5H4

2．如右右上圖

注：只有一種可能結(jié)構(gòu)；重鍵位置必需正確，而鍵角和立體結(jié)構(gòu)則不必要求。右上圖是用Chemsketch程序制作的立體結(jié)構(gòu)圖，圖形未畫出重鍵，僅供參考，不是答案。

4．理想的宏觀單一晶體呈規(guī)則的多面體外形。多面體的面叫晶面。今有一枚MgO單晶如附圖1所示。它有6個(gè)八角形晶面和8個(gè)正三角形晶面。宏觀晶體的晶面是與微觀晶胞中一定取向的截面對應(yīng)的。已

知MgO的晶體結(jié)構(gòu)屬NaCl型。它的單晶的八角形面對應(yīng)于它的晶胞的面。請指出排列在正三角形晶面上的原子（用元素符號表示原子，至少畫出6個(gè)原子，并用直線把這些原子連起，以顯示它們的幾何關(guān)系）。（6分）

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；

所有原子都是Mg（3分）所有原子都是O（3分）注：畫更多原子者仍應(yīng)有正確幾何關(guān)系；右圖給出了三角形與晶胞的關(guān)系，不是答案。

5．最近發(fā)現(xiàn)一種由鈦原子和碳原子構(gòu)成的氣態(tài)團(tuán)簇分子，如右圖所示，頂角和面心的原子是鈦原子，棱的中心和體心的原子是碳原子，它的化學(xué)式是______。

Ti14C13（2分）

說明：凡按晶胞計(jì)算原子者得零分。

6．某中學(xué)同學(xué)在一本英文雜志上發(fā)現(xiàn)2張描述結(jié)構(gòu)變化的簡圖如下（圖中“—～—〞是長鏈的省略符號）：

HOHNHCCHHCOOHCOHNHCOHCNH2OHCHOCHNHCHHCNH3+HCONHCOHOCNHCH2COCNHCCHCN+CNNH3-COOCHNCHONHCH2OHCH2OHCOOHNCOCHNHCNHCOCH

未讀原文，他已經(jīng)理解：左圖是生命體內(nèi)最重要的一大類有機(jī)物質(zhì)（填中文名稱）的模型化的結(jié)構(gòu)簡圖，右圖是由于左圖物質(zhì)與（化學(xué)式），即（中文名稱）發(fā)生反應(yīng)后的模型化的結(jié)構(gòu)簡圖。由左至右的變化的主要科學(xué)應(yīng)用場合是：______________；但近年來我國一些不法奸商卻利用這種變化來坑害消費(fèi)者，消費(fèi)者將因_______________________________________________________。

蛋白質(zhì)（或多肽）；CH2O；甲醛；制作（動(dòng)物）標(biāo)本（或保存尸體）；食物中剩余甲醛可與人體蛋白質(zhì)發(fā)生同右圖所示的反應(yīng)而受害（5分，每空1分）7．最近，我國某高校一研究小組將0.383gAgCl，0.160gSe和0.21gNaOH裝入充滿蒸餾水的反應(yīng)釜中加熱到115℃，10小時(shí)后冷至室溫，用水洗凈可溶物后，得到難溶于水的金屬色晶體A。在顯微鏡下觀測，發(fā)現(xiàn)A的單晶竟是六角微型管（如右圖所示），有望開發(fā)為特別材料?，F(xiàn)代物理方法證明A由銀和硒兩種元素組成，Se的質(zhì)量幾近原料的2/3；

A的理論產(chǎn)量約0.39g。

1．寫出合成A的化學(xué)方程式，標(biāo)明A是什么。（3分）

2．溶于水的物質(zhì)有：______________________________________。（2分）

答案：

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1．4AgCl＋3Se＋6NaOH＝2Ag2Se＋Na2SeO3＋4NaCl＋H2O(2分)A是Ag2Se（1分）

2．NaCl、NaOH、Na2SeO3、Na2Se（2分，Na2Se獨(dú)得1分）注：Na2Se是由于原料中過量的Se歧化產(chǎn)生的。

8．某中學(xué)生取純凈的Na2SO3·7H2O50.00g，經(jīng)600℃以上的強(qiáng)熱至恒重，分析及計(jì)算說明，恒重后的樣品質(zhì)量相當(dāng)于無水亞硫酸鈉的計(jì)算值，而且各元素的組成也符合計(jì)算值，但將它溶于水，卻發(fā)現(xiàn)溶液的堿性大大高于期望值。經(jīng)過細(xì)心思考，這位同學(xué)解釋了這種反?，F(xiàn)象，并設(shè)計(jì)了一組試驗(yàn)，驗(yàn)證了自己的解釋是正確的。

1．他對反常現(xiàn)象的解釋是：（請用化學(xué)方程式表達(dá)）（5分）

2．他設(shè)計(jì)的驗(yàn)證明驗(yàn)是：（請用化學(xué)方程式表達(dá)）（5分）

1．4Na2SO3＝3Na2SO4＋Na2S（5分）

2．說明：此題給出的信息未明確第1題所示的歧化是否100%地將Na2SO3完全轉(zhuǎn)化為Na2SO4和Na2S，因此，只有全面考慮存在完全轉(zhuǎn)化和不完全轉(zhuǎn)化兩種情形，并分別對兩種情形的試驗(yàn)進(jìn)行設(shè)計(jì)才是完整的答案：

（1）設(shè)Na2SO3完全轉(zhuǎn)化為Na2SO4和Na2S,需分別檢出SO42－離子和S2－離子。

2－2－2+

SO4離子的檢出：SO4＋Ba＝BaSO4↓不溶于鹽酸。（2分）

S離子的檢出：方法1：加沉淀劑如：S＋Pb＝PbS↓(黑)（或醋酸鉛試紙變黑）其他沉淀劑也可得分。

方法2：加鹽酸S2－＋2H+＝H2S↓（可聞到硫化氫特別氣味）

以上2種方法取任何一種方法均可得2分。（2分）

（2）設(shè)Na2SO3未完全轉(zhuǎn)化為Na2SO4和Na2S，檢出SO42－加鹽酸時(shí)以及檢出S2－

采用方法2時(shí)，除發(fā)生已述反應(yīng)（注：已得4分）外，均會(huì)發(fā)生如下反應(yīng)：

SO3＋2S＋6H＝S↓＋3H2O（注：寫成H2S和H2SO3反應(yīng)也得分）（1分）9．最近，我國一留美化學(xué)家參與合成了一種新型炸藥，它跟三硝基甘油一樣抗打擊、抗震，但一經(jīng)引爆就發(fā)生猛烈爆炸，據(jù)信是迄今最烈性的非核爆炸品。該炸藥的化學(xué)式為C8N8O16，同種元素的原子在分子中是毫無區(qū)別的。

1．畫出它的結(jié)構(gòu)式。（4分）

2．寫出它的爆炸反應(yīng)方程式。(2分)

3．該物質(zhì)為何是迄今最烈性的非核爆炸品。（3粉）

1．如右圖所示。答八硝基環(huán)辛四烯者也按正確論。

2．C8(NO2)8＝8CO2＋4N2

3．①八硝基立方烷分解得到的兩種氣體都是最穩(wěn)定的化合物；②立方烷的碳架鍵角只有90o，大大小于109°28’(或答：是張力很大的環(huán))，因而八硝基立方烷是一種高能化合物,分解時(shí)將釋放大量能量；③八硝基立方烷分解產(chǎn)物完全是氣體，體積膨脹將引起猛烈爆炸。

說明：以上是參考答案，只要能答出類似以上要點(diǎn)者均可得總分值

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2－

2－

+

2－

2－

2+

10．據(jù)統(tǒng)計(jì)，40%的飛機(jī)失事時(shí)機(jī)艙內(nèi)壁和座椅的塑料會(huì)著火冒煙，導(dǎo)致艙內(nèi)人員窒息致死。為此，尋覓裝修機(jī)艙的阻燃聚合物是化學(xué)研究的熱點(diǎn)之一。最近，有人合成了一種叫PHA的聚酰胺類高分子，即主鏈內(nèi)有“酰胺鍵〞（—CO—NH—）。溫度達(dá)180～200℃時(shí)，PHA就會(huì)釋放水變成PBO（結(jié)構(gòu)式如右圖所示），后者著火點(diǎn)高達(dá)

NOONn600℃，使艙內(nèi)人員逃離機(jī)艙的時(shí)間比尋常

增大10倍。該發(fā)明創(chuàng)造的巧妙之處還在于，PHA是熱塑性的（加熱后可任意成型），而PBO卻十分堅(jiān)硬，是熱固性的（加熱不能改變形狀）。

1．寫出PHA的結(jié)構(gòu)式。（3分）

2．根據(jù)高分子結(jié)構(gòu)來解釋，為什么PHA有熱塑性而PBO卻是熱固性的。（2分）1．

2．PHA高分子鍵的共軛較差，加熱簡單發(fā)生鍵的旋轉(zhuǎn)，是柔性骨架，所以PHA具有熱塑性，而PBO高分子鍵的共軛程度高，加熱不簡單發(fā)生鍵的旋轉(zhuǎn)，所以PBO是熱固性的。（2分）

注：只要能對高分子骨架的鍵的性質(zhì)能作正確的描述，均可得分，上述表述只是參考答案。

11．已經(jīng)探明，我國南海跟世界上大量海疆一樣，海底有極其豐富的甲烷資源。其總量超過已知蘊(yùn)蓄在我國陸地下的自然氣總量的一半。據(jù)報(bào)導(dǎo)，這些蘊(yùn)蓄在海底的甲烷是高壓下形成的固體，是外觀像冰的甲烷水合物。

1．試設(shè)想，若把它從海底取出，拿到地面上，它將有什么變化？為什么？它的晶體是分子晶體、離子晶體還是原子晶體？你作出判斷的根據(jù)是什么？（2分）

2．已知每1立方米這種晶體能釋放出164立方米的甲烷氣體，試估算晶體中水與甲烷的分子比（不足的數(shù)據(jù)由自己假設(shè)，只要假設(shè)得合理均按正確論）。（6分）

1．從海底取出的甲烷水合物將溶化并放出甲烷氣體，由于該晶體是分子晶體，甲烷分子和水分子都是由有限數(shù)目的原子以共價(jià)鍵結(jié)合的小分子，水分子和甲烷分子之間范德華力，而水分子之間是范德華力和氫鍵。（2分）2．假設(shè)甲烷氣體體積是折合成標(biāo)準(zhǔn)狀況下的數(shù)據(jù)，則1m水合物中有甲烷164m÷22.4m3/kmol＝7.32kmol；假設(shè)甲烷水合物固體中的水的密度為1g/cm3，則其中有水1m3×1000kg/m3÷18kg/mol＝55.56kmol；因此有：CH4︰H2O＝7.32kmol︰55.6kmol＝1︰7.6。

甲烷水合物的組成可能是6CH4·46H2O（6分）

以上是最簡單的參考答案，設(shè)密度為1g/cm也可包含甲烷，只要答案為CH4·6～9H2O，均可按總分值計(jì)。但設(shè)密度為0.9g/cm又包含甲烷則不能認(rèn)為是合理的（豈不會(huì)漂

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3

3

3

3

到海面上來?另外，必需給出解題時(shí)的假設(shè)，否則不能得總分值。）

12．氯化亞砜（SOCl2），一種無色液體，沸點(diǎn)79℃，重要有機(jī)試劑，用于將ROH轉(zhuǎn)化為RCl。氯化亞砜遇水分解，需在無水條件下使用。

1．試寫出它與水完全反應(yīng)的化學(xué)方程式：__________________________（2分）；2．設(shè)計(jì)一些簡單的試驗(yàn)來驗(yàn)證你寫的化學(xué)方程式是正確的。（只需給出試驗(yàn)原理，無須描述試驗(yàn)儀器和操作。評分標(biāo)準(zhǔn)：設(shè)計(jì)的合理性—簡捷、可靠、可操作及表述。4分）

1．SOCl2＋H2O＝SO2＋2HCl（說明：寫成H2SO3也按正確答案論）

說明：水多時(shí)SO2溶于水得到亞硫酸和鹽酸的混合溶液，但因鹽酸對亞硫酸電離的抑制，水溶液中仍大量存在SO2，故寫SO2是正確的答案。

2．向水解產(chǎn)物的水溶液參與硫化氫應(yīng)得到硫磺沉淀。向另一份水解產(chǎn)物的水溶液參與硝酸銀應(yīng)得到白色沉淀。檢出1種水解產(chǎn)物得1分。

說明：以上僅為參考答案。只要是合理設(shè)計(jì)均應(yīng)得分。

13．某烴A，分子式為C7H10，經(jīng)催化氫化生成化合物B（C7H14）。A在HgSO4催化下與水反應(yīng)生成醇，但不能生成烯醇式結(jié)構(gòu)（該結(jié)構(gòu)可進(jìn)一步轉(zhuǎn)化為酮）。A與KMnO4猛烈反應(yīng)生成化合物C，結(jié)構(gòu)式如右圖所示。試畫出A的可能結(jié)構(gòu)的簡式。（9分）

HOOCCH2CH2CCH2COOHO

說明：必需給出3種結(jié)構(gòu)式，每個(gè)結(jié)構(gòu)式3分。共計(jì)9分。雙鍵的位置劃錯(cuò)不給分。此題未給出催化氫化的溫度,未涉及開環(huán)反應(yīng)。若學(xué)生在應(yīng)答時(shí)指出可能有開環(huán)反應(yīng)而不會(huì)有四元環(huán)和三元環(huán)的結(jié)構(gòu)式存在也應(yīng)按正確論。

14．鉑系金屬是最重要的工業(yè)催化劑。但其保存已幾近枯竭，上小行星去開采還純屬科學(xué)空想。研究證明，有一類共價(jià)化合物可代替鉑系金屬催化劑。它們是堅(jiān)硬的固體，熔點(diǎn)極高，高溫下不分解，被稱為“千禧催化劑〞（millenniumcatalysts）。下面3種方法都可以合成它們：

①在高溫下將烴類氣體通過鎢或鉬的氧化物的表面。②高溫分解鎢或鉬的有機(jī)金屬化合物（即：鎢或鉬與烴或烴的鹵代物形成的協(xié)同物）。

③在高度分散的碳表面上通過高溫氣態(tài)鎢或鉬的氧化物。

1．合成的化合物的中文名稱是______和__________。（共4分，各2分）

2．為解釋這類化合物為什么能代替鉑系金屬，提出了一種電子理論，認(rèn)為這些化合物是金屬原子與非金屬原子結(jié)合的原子晶體，金屬原子周邊的價(jià)電子數(shù)等于同周期的

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鉑原子或釕原子的價(jià)電子數(shù)。這類化合物的化學(xué)式（即最簡式或試驗(yàn)式）是_______和_______。（4分，各2分）

1．碳化鉬；碳化鎢

2．Mo2C；WC

說明：每個(gè)鎢原子的d軌道上平均多了4個(gè)電子，相當(dāng)于Pt的電子結(jié)構(gòu)，每個(gè)鉬原子的d軌道上多了2個(gè)電子，相當(dāng)于Ru原子的電子構(gòu)型。

15．2.00升（標(biāo)準(zhǔn)狀況測定值）氫氣和5.00克氯氣混合經(jīng)光照后直至檢不出氯氣剩余，參與9.00%NaOH溶液80.0mL(密度d＝1.10g/mL)。問：需要參與多少毫升0.100mol/L的H2SO4才能使溶液呈中性？（10分）

設(shè)氫氣的體積已折合為標(biāo)準(zhǔn)狀況，則：

氫氣：2.00L/22.4L＝0.0893mol

氯氣：5.00g/(35.45×2)g/mol＝0.0705mol氫氣是過量的：

H2＋Cl2＝2HCl

0.0705mol0.141mol

HCl＋NaOH＝NaCl＋H2O

0.141mol0.141mol

80.0mL9.00%NaOH溶液的質(zhì)量為：80.0mL×1.10g/mL＝88.0g其中含NaOH質(zhì)量：

7.92g/40.0g/mol＝0.198mol吸收HCl氣體后尚剩余NaOH為：

0.198mol－0.141mol＝0.057mol中和NaOH需要的H2SO4：

2NaOH＋H2SO4＝Na2SO4＋2H2O0.057mol0.0285mol（保存1位有效數(shù)字）需要0.100mol/L的H2SO4溶液的體積為：

0.100mol/L·V＝0.0285molV＝0.285L＝285mL

說明：計(jì)算步驟不同時(shí)，有效數(shù)字可能有區(qū)別，答280～290均可按正確答案論，此題主要目的的是心理測試。

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鉑原子或釕原子的價(jià)電子數(shù)。這類化合物的化學(xué)式（即最簡式或試驗(yàn)式）是_______和_______。（4分，各2分）

1．碳化鉬；碳化鎢

2．Mo2C；WC

說明：每個(gè)鎢