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中国化学会第24届全国高中学生化学竞赛(省级赛区)答案

时间:2013-12-05


中国化学会第 24 届全国高中学生化学竞赛(省级赛区)答案
1-1
48 20

Ca ? 249 Bk ? 97

294 117

Uus ? 3n

48 20

Ca ? 249 Bk ? 97

293 117

Uus ? 4n

48 294 每式 1 分,画箭头也得 1 分。两式合并为 620 Ca +6249 Bk = 117 Uns +5293 Uns + 23n 也得满分。 97 97

1-2 写出下列结构的中心原子的杂化轨道类型:
I+

Xe
F F F I F F

[(C6H5)IF5]? sp3d3(1 分) 其他答案不得分。 1-3
Cl N O Br
N O Cl Br N O N O

(C6H5)2Xe sp3d(1 分) 其他答案不得分。

[I(C6H5)2]+ sp3(1 分) 其他答案不得分。

Cl

Cl N O N O Br O N

N O

O N Br

N O Cl Br
N Cl

O O N Br O N

O N Cl Br

O N Cl Br N O N O

O N Cl Br
Cl O

N O N Br O N

N O Cl Br

每式 1 分。正确画出 5 个几何异构体,未画对映体但指明都有对映异构体,各得 1.5 分。 (10 分) 第2题 Cu2++S2? = Cu + S n = 2, lnK = 2x96485C mol?1x(0.345+0.476)V/(8.314 J K?1mol?1x298.15K) K = 5.82×1027; (1 分) 代入计算式的数值因约化导致计算结果(K)值不同,K 值的指前因子在 5.60?6.93

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范围内均得满分。 K = [Cu2+]?1[S2-]?1; 分)

严格的表达式为 K = ([Cu2+]?1[S2?]?1) co2 X

(1

2-2 金属铜和混浊现象均出现在蛋壳外,这意味着什么? 硫离子可从蛋壳内通过蛋壳上的微孔向蛋壳外扩散并与铜离子反应生成铜和硫,而铜离子 不能通过蛋壳微孔向蛋壳内扩散。 两个要点各 0.5 分。 (1 分) 2-3 该报道未提及硫离子与铜离子相遇时溶液的 pH。现设 pH = 6,写出反应的离子方程式。 Cu2+ + H2S = Cu + S + 2H+ (1 分) 将方程式中的 H2S 写成 HS?或 S2?,即使方程配平了,均不得分。 2-4 请对此实验结果作一简短评论。 开放式。 只要写出了有一定合理性的评论均可得分。 分) 3-1 B4C 或 CB4 (1 分) 答 B12C3 得 0.5 分。 (1

3-2

有一根 3 重旋转轴(过上述“三原子”的直线) 。 (1 分) 有对称中心,在晶胞中心。 (1 分) 有 3 个镜面。镜面之一垂直于纸面并通过上述“三原子” ;3 o 个镜面的面间角为 60 ,其交线为三重轴。 (1.5 分) 有 3 根 2 重旋转轴,通过镜面角平分面,与三重轴垂直,交 3-3

标准答案是菱方或“菱面体”(rhombohedral),答“三方”(trigonal),虽不符合国际晶体学联 合会的推荐性规定,但考虑到国内许多教科书的现状,仍给 0.5 分。只答“素晶胞”不得分, 答“菱方素晶胞”不扣分。 (1 分) 4-1 每空 0.5 分。 112 pm O2[AsF6] A (共计 5 分) 121 pm O2 128 pm KO2 B (2 分) 149 pm BaO2

O—O 键长 化学式 4-2 配合物

点 为 对 称 中 心 。 ( 1 . 5 分 )

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4+
H3N H3N NH3

O H3C CH3 N O Co O Py Ph Ph O N

NH3

结构简 图 Co 的氧 化态

O Co
NH3 NH3

H3N

O

Co
NH3

NH3 NH3

+3

+3

5-1 写出 A、B、C、D、E、F、G 和 H 的化学式。 A E (NH4)2Cr2O7 NaCr(OH)4 E 转变为 F F 转变为 G G 转变为 H 3d2 ,3d3 (1 分) 5-4
OC OC OC Cr CO OC Cr CO OC CO CO CO

B F

Cr2O3 Na2CrO4
?

C G

N2 Na2Cr2O7

D H

Mg3N2 PbCrO4

5-2 写出由 E 转变为 F,F 转变为 G,G 转变为 H 的离子方程式。

2 Cr ? OH ?4 + 3H 2 O 2 ? 2 OH - ? 2 CrO 2? + 8 H 2O 4
2 2CrO2- ? 2 H + ? Cr2O7 ? ? H 2 O 4

22 Pb 2+ + Cr2O7 + H 2O ? 2 PbCrO4 ? +2 H +

2-

Cr 的氧化态 -1

结构式 2 分,氧化态 1 分

(3 分)

6-1 写出由 Q 得到 X 的离子方程式。 B4O5(OH)42? + 3 H2O + 2 H+=4 H3BO3 6-2 写出 X 在水中的电离方程式。 B(OH)3 + H2O = B(OH)4? + H+ 6-3 写出 X 和甲醇在浓硫酸存在下生成 E 的化学方程式。 B(OH)3 + 3 CH3OH = B(OCH3)3 + 3H2O 6-4 写出 E 燃烧反应的化学方程式。 2 B(OCH3)3 + 9 O2=B2O3 + 6 CO2 + 9 H2O 6-5 B(OCH3)3 + 4 NaH=NaBH4 + 3 NaOCH3 (1 分) (1 分) (1 分) (1 分) 写 B4O72-配平的方程式也得满分。 (1 分)

6-6 Z 在水溶液里的稳定性与溶液 pH 有关,pH 越大越稳定。为什么?

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水溶液的 pH 越大,[H3O+]越低,BH4? 和 H3O+ 的反应越难,因而 NaBH4 越稳定。 (1 分) 6-7 近年来,用 Z 和过氧化氢构建一种新型碱性电池已成为热门的研究课题。该电池放电 时,每摩尔 Z 释放 8 摩尔电子,标准电动势大于 2 V。写出这种电池放电反应的离子方程 式。 BH4? + 4 H2O2 = B(OH)4? + 4 H2O 7-1 Si4+ Al3+ (2 分)

rSi4+ rO2-

?

41pm ? 0.29 140 pm

rAl3+ rO2-

?

50 pm ? 0.36 140 pm

介于 0.225 和 0.414 间, 四面体

介于 0.225 和 0.414 间,四面体

7-2 上述化学式中的 n 等于多少?说明理由。若 M 为 2 价离子,写出 m 与 p 的关系式。 n=2; 理由:由 7-1 结果知,Si(Al)O4 为骨架型结构,氧原子被 2 个四面体共用 (p+q)/n(p+q)=0.5 , n=2 m = 1/2 p 7-3 X 光衍射测得 Si-O 键键长为 160 pm。此数据说明什么?如何理解? 实测 Si-O 键键长(160pm)远小于 Si4+和 O2? 的离子半径之和(181pm) ,表明 Si-O 键中 已有较大的共价成分(1 分) 4+ 电价高、半径小,极化力较大,导致了键型变异(离子 。Si 键向共价键过渡) 分) (1 7-4 硅氧四面体和铝氧四面体无序地按硅铝原子比交替排列。① 硅-氧键强于铝-氧键;② 若 Al3+ 数超过 Si4+数,必出现铝氧四面体直接相连的情况,结构中引入不稳定因素,导致骨架 强度削弱。 7-5 811.5 g 分子筛含水量为

n?

pV 1.01325 ?105 Pa? 798.6 ?10?3 m3 ? ? 10.00 mol RT 8.3144 JK -1mol-1? 973.15 K

一个晶胞的质量为

(2207+2590+2697+6144+18.02x) 1.364 ?104 +18.02x = (g) 6.022 ?1023 6.022 ?1023

13638+18.016x 811.5: ? 6.022 ? 1024:x 23 6.022 ? 10
分子筛密度为

x ? 216

1.364 ?104+18.02 x 1.364 ?104 ? 18.02 ? 216 D= ? ? 1.946(gcm ?3 ) 6.022 ?1023 a 3 6.022 ?1023 ? (2464 ?10?10 )3

第 4 页 共 6 页

8-1 计算从阴极放出的氢气的体积。 阳极反应: Cu (s) → Cu2++2e 阴极反应: H2O+e → 1/2 H2(g)+OH电池反应: Cu (s) + 2H2O → Cu2+ + H2(g) + 2OHCu2+与 EDTA 按 1 : 1 络合,因此,阴极放出的氢气的摩尔数等于阳极产生的 Cu2+ 的摩 尔数,即等于消耗的 EDTA 的摩尔数:

nH 2 ? n

Cu 2 ?

? M EDTAVEDTA ? 0.05115molL-1 ? 53.12 mL ? 2.717 ? 10 ?3 mol

给定条件下的体积为

VH2 ?
8-2

nH 2 ? R ? T p

?

2.717 ? 10?3 mol? 8.314 JK ?1mol ?1 ? 298.2 K ? 66.48mL 1.01325 ? 105 Pa

生成 66.48 mL 氢气需 2.717 mmol× 2=5.434 mmol 电子,电解所需时间为

t?
9-1

5.434 ? 10?3 mol? 96485C mol ?1 ? 1.250 ? 104 s ? 3.472 h 0.04193A
A
COOCH3 COOCH3

B
O OH

C
OH OH

D
Br

Br

每个结构简式 1 分,其他答案不得分。 9-2 1
CHO

(4 分)

2
CHO

3
O

O(CH2)11CH3

O(CH2)11CH3
O(CH2)11CH3

结构简式 1 和 2 各 1 分;结构简式 3,3 分(没有烷氧基只得 1 分,β-羟基酮只得 1 分)。 原因: 连在苯环的烷氧基对苯环的对位比对苯环的间位有更强的给电子共轭效应 (0.5 分) 和更弱的吸电子诱导效应 (0.5 分) 致使羟基间位的醛基比对位的醛基有更强的亲电性 , (0.5 分) 所以在碳酸钾的弱碱条件下, , 对羟基苯甲醛与丙酮不发生缩合反应而间位羟基苯甲醛 可与丙酮发生羟醛缩合反应(0.5 分) 。 10-1 在下面灰黄霉素结构式中标出不对称碳原子的构型。
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OCH3

O O CH3 S CH3 R H O

H3CO Cl

O

B 的同分异构体:
HO H3 C HO H3C OH OH HOH2C OH H3C OOH

10-3 写出由 A 和 B 生成灰黄霉素的反应名称。 麦克尔加成。 11-1 写出 A 的分子式。 C4H 其它答案不得分。 11-2 画出 A、B 和 C 的结构简式(列出所有可能的答案) 。 A
O C2 H5 H

(1 分)

B
C2H5

C

Ph(H2C)3 CH3

H OH
C2H5

( )

CH3 O H

Ph(H2C)4

H OH
H3C

( )

11-3 简述由手性化合物 B 合成 C 时手性能否被保留下来的理由。 B 在质子酸的催化作用下生成平面型的碳正离子(1 分) ,它的两侧均可与苯环反应,从而 生成一对外消旋体,所以 B 的手性不能完全被保留下来(1 分) 。

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