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1998年第十二届全国高中学生化学竞赛(初赛)试题及答案

时间:2012-08-10


1998 年全国高中学生化学竞赛初赛试题及答案

共 6



1

1998 年全国高中学生化学竞赛(初赛)试题
题号 满分 得分 1.某芳香烃 A,分子式 C9H12。在光照下用 Br2 溴化 A 得到两种一溴衍生物(B1 和 B2) ,产率约为 1 : 1。在铁催化下用 Br2 溴化 A 也得到两种一溴衍生物(C1 和 C2) C1 和 C2 在铁催化下继续溴化则总共得到 4 种二溴衍生物(D1、D2、D3、 ; D4) 。 (1)写出 A 的结构简式。(5 分) 1 13 2 15 3 7 4 10 5 12 6 10 7 12 8 8 9 13 总分 100

(2)写出 B1、B2、C1、C2、D1、D2、D3、D4 的结构简式。(8 分)

2. 100.0g 无水氢氧化钾溶于 100.0g 水。 T 温度下电解该溶液, 在 电流强度 I = 6.00 安培,电解时间 10.00 小时。电解结束温度重新调至 T,分离析出的 KOH·2H2O 固体后,测得剩余溶液的总质量为 164.8g。已知不同温度下每 100g 溶液中无水 氢氧化钾的质量为: 温度/oC KOH/g 0 49.2 10 50.8 20 52.8 30 55.8 H 1.01

求温度 T,给出计算过程,最后计算结果只要求两位有效数字。 注:法拉第常数 F = 9.65X104 C/mol,相对原子质量:K 39.1 O16.0 (15 分)

1998 年全国高中学生化学竞赛初赛试题及答案

共 6



2

3.迄今已合成的最重元素是 112 号,它是用 30 Zn 高能原子轰击 82 Pb 的靶子, 使锌核与铅核熔合而得。 科学家通过该放射性元素的一系列衰变的产物确定了它 的存在,总共只检出一个原子。该原子每次衰变都放出一个高能?粒子,最后得 到比较稳定的第 100 号元素镄的含 153 个中子的同位素。 分) (7 (1)112 号是第几周期第几族元素?

70

208

(2)它是金属还是非金属?

(3)你认为它的最高氧化态至少可以达到多少?

(4)写出合成 112 元素的反应式(注反应式中的核素要用诸如 3 H、208 Pb 等带上 1 82 下标的符号来表示,112 号元素符号未定,可用 M 表示) 。

4.100.00mL SO32–和 S2O32–的溶液与 80.00mL 浓度为 0.0500mol/L 的 K2CrO4 的 碱性溶液恰好反应, 反应只有一种含硫产物和一种含铬产物; 反应产物混合物经 盐酸酸化后与过量的 BaCl2 溶液反应, 得到白色沉淀, 沉淀经过滤、洗涤、干燥 后称量,质量为 0.9336g。相对原子质量:S 32.06 Cr 51.996 O 15.999 Ba 137.34 (1)写出原始溶液与铬酸钾溶液反应得到的含硫产物和含铬产物的化学式。

(2)计算原始溶液中 SO32–和 S2O32–的浓度。

(10 分)

5. 钨酸钠 Na2WO4 和金属钨在隔绝空气的条件下加热得到一种具有金属光泽的、 深色的、有导电性的固体,化学式 NaxWO3,用 X 射线衍射法测得这种固体的立 方晶胞的边长 a = 3.80X10–10m,用比重瓶法测得它的密度为 d = 7.36g/cm3。已知 相 对 原 子 质 量 : W 183.85 , Na 22.99 , O 16.00 , 阿 伏 加 德 罗 常 数 L = 6.022X1023mol–1。 求这种固体的组成中的 x 值(2 位有效数字), 给出计算过程。 (12 分)

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共 6



3

6. 化合物 C 是生命体中广泛存在的一种物质,它的人工合成方法是: (1)在催 化剂存在下甲醇与氨气反应得到 A。 2) ( 在催化剂存在下乙烯跟氧气反应得到 B。 (3)在水存在下 A 和 B 反应得到 C。C 的脱水产物的结构如下:

CH2 CH N(CH3)3OH
写出 C 的合成反应的化学方程式,A、B、C 要用结构式表示。 (10 分)

7.三种等摩尔气态脂肪烷烃在室温(25oC)和常压下的体积为 2 升,完全燃烧 需氧气 11 升; 若将该气态脂肪烃混合物冷至 5oC, 体积减少到原体积的 0.933 倍。 试写出这三种脂肪烃的结构式,给出推理过程。注:已知该混合物没有环烃,又 已知含 5 个或更多碳原子的烷烃在 5oC 时为液态。(12 分)

8.锇的名称源自拉丁文,原义“气味” ,这是由于锇的粉末会被空气氧化为有恶 臭的 OsO4(代号 A,熔点 40oC,沸点 130oC) 。A 溶于强碱转化为深红色的 2– [OsO4(OH)2] 离子(代号 B), 向含 B 的水溶液通入氨, 生成 C,溶液的颜色转

1998 年全国高中学生化学竞赛初赛试题及答案

共 6



4

为淡黄色。C 十分稳定。C 是 A 的等电子体,其中锇的氧化态仍为+8。红外图 谱可以检出分子中某些化学键的振动吸收。红外谱图显示 C 有一个四氧化锇所 没有的吸收。C 的含钾化合物是黄色的晶体,与高锰酸钾类质同晶。 分) (8 (1) 给出 C 的化学式。 (2) 给出 A、B、C 最可能的立体结构。

9.1932 年捷克人 Landa 等人从南摩拉维亚油田的石油分馏物中发现一种烷(代 号 A) ,次年借 X-射线技术证实了其结构,竟是由一个叫 Lukes 的人早就预言过 的。后来 A 被大量合成,并发现它的胺类衍生物具有抗病毒、抗震颤的药物活 性,开发为常用药。下图给出三种已经合成的由 2,3,4 个 A 为基本结构单元 “模块”像搭积木一样“搭”成的较复杂笼状烷。 (13 分)
(1) 请根据这些图形画出 A 的

结构,并给出 A 的分子式。

(2) 图中 B、C、D 三种分子是

B

C

D

否与 A 属于一个同系列中的 4 个同系物?为什么?

(3) 如果在 D 上继续增加一“块”A“模块” ,得到 E,给出 E 的分子式。E 有

无异构体?若有,给出异构体的数目,并用 100 字左右说明你得出结论的理由, 也可以通过作图来说明。

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共 6



5

1998 年全国高中学生化学竞赛(初赛)试题答案
1. (13 分)
CH3
CH 2 Br

CH3

CH3 Br

(1)A

C 2H 5
CH3

(5 分) (2)B1

C 2H 5

B2

CHBrCH

3

C1

C 2H 5

Br

C2

C 2H 5

(8 分)

2.电解反应是水分解为氢气和氧气。 10.00 小时 6.00 安培总共提供电量 Q=It=216×103C, 相当于 2.24mol 电子, 每电解 1mol 水需电子 2mol, 故有 1.12mol 水,即 20.1g 水被电解。从剩余溶液的总质量(200g-164.8g) 知, 35.2g 物质离开溶液, 有 其中有 20.1g 水被电解, 故结晶的 KOH· 2O 的质量为 15.1g。 2H 结晶的 KOH 的质量为:(15.1g/92.10g/mol)·M(KOH)=9.2g 结晶水的质量为:(15.1g/92.10g/mol)×2M(H2O)=5.9g 剩余溶液的溶质质量分数为:m(KOH)/[m(H2O)+m(KOH)]=55.1% 根据溶解度数据,T 应在 20~30oC 之间,设此期间溶解度与温度呈线性关系,则 T=[273+20+(55.1-52.8)/(55.8-52.8)×10] K=301K(答:28oC) 3. 分) (1)第七周期第 IIB 族元素 (2)是金属 (7 (3)最高氧化态至少可以达到+2。 (4) 30 Zn +


70

208 82 Pb


277 1 = 112 M + 0 n

4.(10 分) (1)SO42- Cr(OH)4 或 KCr(OH)4 或 Cr(OH)63 或 K3Cr(OH)6 或 Cr(OH)3, - - (2)设 n(SO32 )=x,n(S2O32 )=y, x+2y=0.9336g/233.3g/mol 2/3x+8/3y=80.00mL×0.0500mol/L - - 解得:x=2.0×10 3mol;y=1.0×10 3mol(4 分) - - - - 原始溶液的浓度:c(SO32 )=2.0× 2mol/L;c(S2O32 )=1.0× 2mol/L(4 分) 10 10 。 5. (12 分) 晶胞体积 Vcell=a3=5.49×10 29m3。 - 一个晶胞的质量:mcell=ρVcell=7.36×103 kg/m3×5.49×10 29m3= 4.04× -25 kg 10 设每个晶胞平均含 1 个化学式的 NaxWO3(即 Z=1) ,则得: M(NaxWO3)= M(W)+3M(O)+xM(Na)=254.84g/mol ZM'与 dVL 对比, 说明 Z=1 的假设是正确的,x=(243-183.9-48.0)/22.99=0.48(若 作连续运算也可能得到 0.49,试题要求 2 位有效数字,得到 0.48 或者 0.49 都是正确答案) 。
? ? ? 6.CH3OH ? ? ? CH3NH2 ? ? ? (CH3)2NH ? ? ? (CH3)3N (A)
NH
3



NH

3

NH

3

CH2=CH2 ???
O2

H2C O

CH2

(B)

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共 6



6

(CH3)3N+H2C
O

CH2

+H2O ?

HO

C H2

C H 2 N (C H 3 ) 3 O H

(C)

7. CnH2n+2+(1.5n+0.5)O2=nCO2+(n+1)H2O 2/3L(1.5n1+0.5)=(n1 + 1/3)L n1 n2 n3 2/3L(1.5n2+0.5)=(n2 + 1/3)L 1 2 7 1 3 6 2/3L(1.5n3+0.5)=(n3 + 1/3)L 1 4 5 因而:n1+n2+n3+1=11;n1+n2+n3=10(n 平均值 0.33) 2 3 5 用尝试法:如右表所示,只有 2,4,4 是可能的答案(据试题 2 4 4 提供的注释性信息,表中前 4 个组合均有高于 4 碳的烷而不可能, 3 3 4 又因丙烷没有异构体,3,3,4 组合不可能) 。用其他方法(如 n 平均值等)得分相同(但试题答案要求必须写推理过程) 。 故:三种烷是 CH3CH3、CH3CH2CH2CH3、CH3CH(CH3)CH3 此题中的数据 0.933 用于验证三种烷在 5℃下都是气体,因 V278/V298=278/298=0.933 (注:试题的答案要求必须有这种验算或者类似的推理,否则此要点不得分) 8. 分) (8 C 是[OsO3N] ; A 正四面体;B 八面体;C 四面体。


9. (13 分) (1)

(3 分)

C10H16(2 分)

(2)是同系列。A、B、C、D 在结构上具有相同的特征,在组成上总是相差一个(-C4H4) 级差,可以用一个通式来表示:C4n+6H4n+12,n=1,2,3,4??,符合同系列的定义,因 此它们是一个同系列(3 分) 。 (3) 分)C26H32。有异构体。A 共有 4 个六元环(全是椅式结构) (5 ,完全相等。D 中 的六元环可分为三组,互不相同,因此,C26H32 有 3 种异构体。


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