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2000年全国高中学生化学竞赛(决赛)理论试题答案及评分标准


2000 年第 4 期 化 学 教 育

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化学奥林匹克

2000 年全国高中学生化学竞赛 ( 决赛) 理论试题答案及评分标准
( 浙江省化学会命题组) 第1题
1—1 X —— SiC l4 ( 5 分) 1

—2 Y —— Si 2 ( 3 分) 1—3 Z —— Si (N H 2 ) 4 ( 2 分) O 1—4 G —— Si3N 4 ( 2 分) 1—5 耐磨材料 ( 1 分) 耐高温材料 ( 1 分) Si3N 4 是原子晶体, 其中 Si—N 键的键能高, 键长短, 因此该晶体的熔点高, 硬度大.

2—2 rGm = - nF E = - 2×965000 C ·m o l- 1 ×019260 V = - 17817×103 J ·m o l- 1 ( 1 分) H 2 ( g ) + 1 2O 2 ( g ) = H 2O ( l) rGm ( 2) = - 23712 kJ m o l
K p = 5163×10
- 11

H 2 ( g ) + H gO ( s) = H 2O ( l) + H g ( l) rGm ( 1) = - 17817 kJ m o l H gO ( s) = H g ( l) + 1 2 O 2 ( g ) rGm ( 3) = rGm ( 1) - rGm ( 2) = + 5815 kJ m o l ( 1 分) 3 ln K p = - ( G R T ) = - ( 5815×10 J m o l) [ ( 81314 J m o l·K ) × ( 298115 K ) ]= - 231596 ( 1 分)
K p = [ p (O 2 ) p ]
1 2

= 1 29812 K- [ 81314 J ·m o l- 1 ·K - 1 × ln ( 0121 3121×10T 2 = 799 K ( 3 分)

第2题 2—1 电池反应 H 2 ( g ) + H gO ( s) = H 2O ( l) + H g ( l) ( 1 分) 电极反应 ( - ) H 2 ( g ) + 2OH - = 2H 2O ( l) + 2e ( 015 分) 电极反应 ( + ) H gO ( s) + H 2O + 2e= 2OH - + H g ( l) ( 015 分)
1 2 1 2 ln ( K 2 K 1 ) = ln ( p 2 p 1 ) = ( 1 2) ln ( p 2 p 1 ) = rH m 1 T 2 = 1 T 1 - { [ R ln ( p 2 p 1 ) ] 2 rH m }

rH m = rGm + T rS m = 5815×10 J m o l+ 29812 K ×10614 J ·m o l K = + 9012 kJ m o l ( 2 分) 不计算 K p 直接得出氧的分压 p (O 2 ) 得分相同. 2—211 p (O 2 ) = 0121×10113 kPa1H gO ( s) 开始分解.
3 - 1 - 1

其他计算方法得分相同. 算式答对, 数据计算错误, 给一半分. 计算错误不作二次惩罚. 答案中有效数字错误扣 015 分. 第3题 3—1 首先根据题给 r 和 c (O 2 ) 的数据确定反应级数和速率常数 k n - 3 1167×10- 2 = ( 7169×10- 6 3133×10- 5 ) n; n = 1 r1 r2 = {c1 (O 2 ) c2 (O 2 ) } ; 3185×10 n - 2 01100= ( 3133×10- 5 21000×10- 4 ) n; n = 1 r2 r3 = {c2 (O 2 ) c3 (O 2 ) } ; 1167×10 ∴ r= kc (O 2 - ) ( 3 分) 3—2 因为 r= kc (O 2 - ) , 即 k = r1 c1 (O 2 - ) = 3185×10- 5 7169×10- 6 = 501 s- 2 3133×10- 5 = 502 s- 1 k = r2 c2 (O 2 ) = 1167×10 - 4 - 1 k = r3 c3 (O 2 ) = 011 2100×10 = 500 s 平均 k = 501 s- 1 ( 3 分)
3—3 E+ O 2
1

假设第一个基元反应是速控步骤, 总反应的速率将由第 1 个基元反应的速率决定, 则: r= k 1 c ( E ) c (O 2 ) 假设 SOD 的负离子 E - 的浓度是几乎不变的 ( 稳态近似) , 则 c ( E ) = c0 ( E ) - c ( E - ) 在反应过程中是一常数, 故: k 1 c ( E ) = k , r= kc (O 2 - ) 与实验结果一致. ( 3 分)
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p (O 2 ) = ( K p ) 2 ×p = 3117×10k1

21

[R (1 T 1 - 1 T 2 ) ]
21

E + O 2 E + O 2

×10113 kPa= 3121×10k2

19

kPa ( 2 分)

) ] 18014 J ·m o lE+ O 2
2-

1

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化 学 教 育 2000 年第 4 期

第二个反应在形式上与第一个反应相同, 因此若设第二个反应为速控步骤, 得到相同结果 ( 考虑到第 4 小题 给出的 k 2 = 2k 1 , 第一个反应速率慢, 是控速步骤) . 3—4 r= k 1 c ( E ) c (O 2 - ) = k 1 {c0 ( E ) - c (E - ) } c (O 2 - ) ……………………………………………………… ( 1) c ( E ) 的生成速率等于消耗速率, 故有: k 1 c ( E ) c (O 2 ) - k 2 c ( E ) c (O 2 ) = k 1 { c0 ( E ) - c (E ) } c (O 2 ) - k 2 c ( E ) c (O 2 ) = 0 …………………… ( 2) 将 k 2 = 2k 1 代入 ( 2) 式, 则: k 1 c0 ( E ) c (O 2 ) - k 1 c ( E ) c (O 2 ) - 2k 1 c ( E ) c (O 2 ) = 0 ( 3 分) ∴ c (E - ) = ( 1 3) c0 ( E ) 代入 ( 1) 式得: r= ( 2 3) k 1 [ c0 ( E ) c (O 2 - ) ] 又知 r= kc (O 2 - ) 两式比较, k = ( 2 3) k 1 c0 ( E ) - 6 9 - 1 - 1 k 1 = ( 3 2) k c0 (E ) = 3×501 2×01400×10 = 1188×10 m o l ·L · s ( 2 分) - 9 - 1 - 1 k 2 = 3176×10 m o l ·L · s ( 1 分) 第4题
O I I I N H 2CH 3 CH 3H 2N I I I N H 2CH 3 CO N H 2CH 3

4—1 A : [

Pt

] 2- B:

Pt

C:

Pt

Pt

D:

Pt

E: H 2C

Pt

I

I

I

N H 2CH 3

I

I

N H 2CH 3

I

NH3

CO

NH3

O

1 分

2 分

3 分

3 分

2 分

+ + A 写成 K 2 P t I4 不给分. 不写 K 离子时不写电荷给 015 分. 写 K 离子和配离子结构式给满分. 4—2 为了得到目标产物, B 必须呈顺式结构, 为此, 必须将 K 2 P tC l4 转化为 A. ( 2 分)

4—3 下列两种答案均得满分:

1: A g2CO 3 与丙二酸生成丙二酸银盐, 再与 D 作用形成 A g I 沉淀, 加速丙二酸根与铂配位. 2: A g2CO 3 与 D 发生下列反应:

D + A g2CO 3 = DCO 3 + 2A g I

DCO 3 再与丙二酸根发生配体取代反应, 形成 E. ( 2 分)

第5题

如写 C 中 H + 仅与 1 个氧原子相连或配阴离子写成 A uC l4 - 或者仅写出阴离子或阳离子部分都只给 2

分. D 中不写 C l 或配离子正电荷扣 1 分, 不写 C l 但写出配离子结构并有正电荷给满分. 5—2 丙酮的作用是降低 B 在水中的溶解度. ( 1 分) 5—3 D 的相对分子质量= 49115 ( 1 分) 设 n 为 D 中游离氯离子数, x 为 D 中游离氯离子含量, 则: 3515n 49115= x 100 ( 015 分) 用尝试法, 当 n = 1 ( 1 分) x = 7122% ( 015 分) 与实验值 7118% 相近, 表明 D 的外界有一个游离氯离 子. 6—1
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6—2 反应 及反应 中参加反应的化合物所有原子均用于组成中间体 A 及 B, 充分体现了绿色化学 中的原子经济性原则. ( 1 分) 另一方面, 上述合成笼状化合物 C 的 3 个反应均具有原料毒性小, 反应副产物少的特点, 符合绿色化学 中与环境友好的要求. ( 1 分) 第7题
O O F CCH 3 F COOC 2H 5 F O COOC 2H 5

7—1 A
Cl O F E Cl N Cl

B
Cl F Cl O COOC 2H 5

D
Cl COOH Cl NH

F
Cl N

A : 2 分 B: 2 分 D: 2 分 E: 2 分 F: 2 分

B 分子中受两个羰基影响的活性亚甲基的氢酸性较强, 利用乙醇钠即可使其离去. 7—3 由 C 转变成 D , 是按加成, 消除两步反应进行的.
O O F COOC 2H 5 F O

C (2 分) (1 分)

7—2 A 分子中受一个羰基影响的 Α 2氢酸性较小, 故需用强碱 N aH 才能使 Α 2氢离去. ( 1 分)
COOC 2H 5 F COOC 2H 5

D

+ H 2N

Cl

C l OC 2H 5

Cl

Cl C 2H 5O

NH

Cl

Cl NH

·中国化学会通讯·

2000 年全国高中学生化学竞赛 暨冬令营 1 月在浙江省杭州市举行

经教育部批准, 由中国化学会主办, 浙江省化学会, 浙江省科协和浙江大学承办的 2000 年全国高中学生化学竞赛暨冬令

营已于 2000 年 1 月 8 日至 14 日在风景秀丽的西子湖畔的解放军杭州疗养院举行. 参加这次活动的选手和代表来自全国各 省, 自治区, 市, 教育部理科试验班和香港特别行政区. 一共有 32 个代表队, 133 名选手以及领队, 观察员, 列席代表和各重点 大学派出的招生人员共 340 人左右. 本次活动历时 7 天, 参赛选手在这期间本着拼搏向上, 为国争光的精神, 进行了紧张的理论考试和实验考试; 本次竞赛的

考务组和中国化学会化学竞赛指导小组根据竞赛章程, 严格按照 "公平, 公正" 的原则, 依照成绩排序, 评选出一等奖 40 名 ( 占 全体选手的 30% ) , 二等奖 53 名 ( 占全体选手的 40% ) 和三等奖 40 名 ( 占全体选手的 30% ) .同时根据以下原则: ( 1) 以竞赛成 绩由高到低排序; ( 2) 竞赛成绩在前 21 名者中, 超过 2 名的省, 自治区, 最多只选两名, 其他名额以竞赛成绩为序递补, 确定 市,
21 名一等奖的选手参加国家集训队. 3 月 26 日在浙江大学进行全面选拔, 最后确定 4 名国家选手, 参加今年 7 月在丹麦举行

的第 32 届国际化学奥林匹克竞赛.

本次冬令营期间, 会议组委会还举行了联谊活动和文艺晚会.在联谊活动中由各校招生代表向到会的老师和同学们生动

地介绍了各校化学专业的现状和发展前景, 激发了各选手十分强烈地为化学事业献身的愿望. 本次学科竞赛, 成了各名校招 收优秀化学生源的极好时机. 在文艺晚会上, 大家十分高兴地观看和参加了气氛热烈的文艺表演, 使大家度过了一个美好的 夜晚. 此外竞赛活动期间, 还组织了外出参观活动, 各参赛选手和代表对浙江绍兴市的大禹陵, 鲁迅纪念馆和柯岩风景区都留

下了十分难忘和美好的印象. 代表们一致认为这是一次团结, 求知, 公平, 公正的学科竞赛活动, 希望今后能够把这样的活动 办得更好. 浙江省化学会副秘书长 斯公敏

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