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2010年全国高中学生化学竞赛(初赛)试题


2000 年全国高中学生化学竞赛(初赛)试题 年全国高中学生化学竞赛(初赛)
(2000 年月 10 月 14 日
H 1.008 Li Be 6.941 9.012 Na Mg 22.99 24.31

上午 9︰00—12︰00)
He 4.003 B C N O F Ne 10.81 12.01 14.01 16.00 19

.00 20.18 Al Si P S Cl Ar 26.98 28.09 30.97 32.07 35.45 39.95

相对原子质量

K Ca Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn Ga Ge As Se Br Kr 39.10 40.08 44.96 47.88 50.94 52.00 54.94 55.83 58.93 58.69 63.55 65.39 69.72 72.61 74.92 78.96 79.90 83.80 Rb Sr Y Zr Nb Mo Tc Ru Rh Pd Ag Cd In Sn Sb Te I Xe 85.47 87.62 88.91 91.22 92.91 95.94 98.91 101.1 102.9 106.4 107.9 112.4 114.8 118.7 121.8 127.6 126.9 131.3 Cs Ba Hf Ta W Re Os Ir Pt Au Hg Tl Pb Bi Po At Rn La-Lu 132.9 137.3 178.5 180.9 183.9 186.2 190.2 192.2 195.1 197.0 200.6 204.4 207.2 209.0 [210] [210] [222] Fr Ra Ac-Lr [223] [226]

1、1999 是人造元素丰收年,一年间得到第 114、116 和 118 号三个新元素。按已知的原子结构 规律,118 号元素应是第 周期第 族元素,它的单质在常温常压下最可 能呈现的状态是(气、液、固选一填入) 态。近日传闻俄国合成了第 166 号元素,若已 周期第 族元素。 分) (5 知原子结构规律不变,该元素应是第 2、今年是勒沙特列(Le Chatelier 1850—1936)诞生 150 周年。请用勒沙特列原理解释如下生活 中的常见现象:打开冰镇啤酒瓶把啤酒倒入玻璃杯,杯中立即泛起大量泡沫。 分) (6 3、1999 年合成了一种新化合物,本题用 X 为代号。用现代物理方法测得 X 的相对分子质量为 64;X 含碳 93.8%,含氢 6.2%;X 分子中有 3 种化学环境不同的氢原子和 4 种化学环境不同的 碳原子;X 分子中同时含有 C—C、C=C、C≡C 三种键,并发现其 C=C 键比寻常的 C=C 短。 3-1 X 的分子式是 。 分) (2 3-2 请将 X 的可能结构式画在下面的方框内。 分) (4

4、理想的宏观单一晶体呈规则的多面体外形。多面体的面叫晶面。今有 一枚 MgO 单晶如图所示。它有 6 个八角形晶面和 8 个正三角形晶面。宏 观晶体的晶面是与微观晶胞中一定取向的截面对应的。已知 MgO 的晶体 结构属 NaCl 型。它的单晶的八角形面对应于它的晶胞的面。请指出排列 在正三角形晶面上的原子(用元素符号表示原子,至少画出 6 个原子,并
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用直线把这些原子连起,以显示它们的几何关系)(6 分) 。 5、最近发现一种由钛原子和碳原子构成的气态簇分子,如右图所示,顶角和面心的原子是钛原 子,棱的中心和体心的原子是碳原子,它的化学式是 。 分) (2

6、某中学同学在一本英文杂志上发现 2 张描述结构变化的简图如下(图中“—~—”是长链的 省略符号) :
H C H O C H N H C H C O H N H C O C H N O C NH2

+ NH3

H C O C H

H N C O

COOC H N H C O C + NH3

H C H

O C

H N

H C H C O

H N

H C

O C

H N

O C NH CH2

HNCH2OH

H C O C H

CH2OH N C O

COOH NH C H N H C O C

未读原文, 他已经理解: 左图是生命体内最重要的一大类有机物质 (填中文名称) 的模型化的结构简图,右图是由于左图物质与 (化学式) ,即 (中 ; 文名称)发生反应后的模型化的结构简图。由左至右的变化的主要科学应用场合是: 但近年来我国一些不法奸商却利用这种变化来坑害消费者,消费者将因而受害。 分) (3 7、最近,我国某高校一研究小组将 0.383gAgCl,0.160gSe 和 0.21gNaOH 装入充满蒸馏水的反应釜中加热到 115℃。10 小时后冷却至室温,用水洗 净可溶物后,得到难溶于水的金属色晶体 A。在显微镜下观察,发现 A 的 单晶竟是六角微管型(图) ,有望开发为特殊材料。现代物理方法证实 A
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由银和硒两种元素组成,Se 的质量几近原料的 2/3;A 的理论产量约为 0.39g。 7-1 写出合成 A 的化学方程式,标明 A 是什么。 分) (3 7-2 溶于水的物质有(写化学式) 。 分) (2

8、某中学生取纯净的 Na2SO3·7H2O 500g,经 600℃以上的强热至恒重,分析及计算表明,恒重 后的样品质量相当于无水亚硫酸钠的计算值,而且各元素的组成也符合计算值,但将它溶于水, 却发现溶液的碱性大大高于期望值,经过仔细思考,这位同学解释了这种反常现象,并设计了一 组实验,验证了自己的解释是正确的。 8-1 他对反常现象的解释是: (请用化学方程式表达) 分) (5 8-2 他设计的验证实验是: (请用化学方程式表达) 分) (5

9、最近,我国一留美化学家参与合成了一种新型炸药,它跟三硝酸甘油一样搞打击、搞震,但 一经引爆就发生强烈爆炸,据信是迄今最强烈的非核爆炸品。该炸药的化学式为 C8N8O16,同种 元素的原子在分子中是毫无区别的。 9-1 把它的结构式画在右面方框内。 分) (4 9-2 把它的爆炸反应方程式写在下面的方框内。

9-3 它具有强烈爆炸性的原因是: (注:只需给出要点即可) 分) (3 10、据统计,40%的飞机失事时机舱内壁和座椅的塑料会着火冒烟,导致舱内人员窒息死亡。为 此,寻找装修机舱的阻燃聚合物是化学研究的热点之一。最近,有人合成了一种叫 PHA 的聚酰 胺类高分子,即主链内有“酰胺键” (—CO—NH—) 。温度达 180℃~200℃时,PHA 就会释放 水变成 PBO(结构式如图所示) ,后者着火点高达 600℃,使舱内人员逃离机舱的时间比通常增 大 10 倍。该发明创造的巧妙之处还在于,PHA 是热塑性的(加热后可任意成型) ,而 PBO 却十 分坚硬,是热固性的(加热不能改变形状) 。

N

N O

O

n

10-1 写出 PHA 的结构式。 分) (3

10-2 根据高分子结构来解释,为什么 PHA 有热塑性而 PBO 却是热固性的。 分) (2
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11、已经探明,我国南海跟世界是许多海域一样,海底有极其丰富的甲烷资源。其总量超过已知 蕴藏在我国陆地下的天然气总量的一半。据报道,这些蕴藏在海底的甲烷是高压下形成的固体, 是外观像冰的甲烷水合物。 11-1 试设想,若把它从海底取出,拿到地面上,它将有什么变化?为什么?它的晶体是分子晶 体、离子晶体、还是原子晶体一会儿作出判断的根据是什么?(2 分) 11-2 已知每 1 立方米这种晶体能释放出 164 立方米的甲烷气体,试估算晶体中水与蹼的分子比 (不足的数据由自己假设,只要假设的合理均按正确论)(6 分) 。 12、氯化亚砜(SO2Cl2)一种无色液体,沸点 79℃,重要有机试剂,用于将 ROH 转化为 RCl。 氯化亚砜遇水分解,需在无水条件下使用。 12-1 试写出它与水完全反应的化学方程式: 分) (2 12-2 设计一些简单的实验来验证你写的化学方程式是正确的。 (只需给出实验原理, 无需描述实 验仪器和操作。评分标准:设计的合理性——简便、可靠、可操作及表述) 。A 13、某烃 A,分子式为 C7H10,经催化氢化生成化合物 B(C7H14) 在 HgSO4 催化下与水反应 生成醇,但不能生成烯醇式结构(该结构可进一步转化为酮) 与 KMnO4 剧烈反应生成化合物 。A C,结构式如下:

HOOCCH2CH2CCH2COOH O
试画出 A 的可能结构的简式。 分) (9 14、 铂系金属是最重要的工业催化剂。 但其储藏已几近枯竭, 上小行星去开采还纯属于科学幻想。 研究证实,有一类共价化合物 共价化合物可代替铂系金属催化剂。它们是坚硬的固体,熔点极高,高温下不 共价化合物 分解,被称为“千禧催化剂” (millennium catalysts)下面 3 种方法都可以合成它们: (1) 在高温下将烃类气体通过钨或钼的氧化物的表面。 (2) 高温分解钨或钼的有机金属化合物(即:钨或钼与烃或烃的卤代物形成的配合物) (3) 在高度分散的碳表面上通过高温气态钨或钼的氧化物。 14-1 合成的化合物的中文名称是 和 。 分) (4 14-2 为解释这类化合物为什么能代替铂系金属,提出了一种电子理论,认为这些金属原子与非 金属原子结合的原子晶体,金属原子周围的价电子数等于同周期的铂原子或钌原子的价电子数。 和 。 分) (4 这类化合物的化学式(即最简式或实验式)是 15、2.00 升(标准状况测定值)氢气和 5.00 克氯气混合经光照后直至检测不出氯气剩余,加入 9.00%NaOH 溶液 80.00mL(密度 d=1.10g/mL) 。问:需要加入多少毫升 0.100mol/L 的 H2SO4 才 能使溶液呈中性?(10 分)
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2000 年全国高中学生化学竞赛(初赛)试题答案及提示
1.答案:七、零、气、八、ⅥA 2.答案要点:溶解平衡 CO2(气) CO2(溶液)受 CO2 气体的压力和温度影响,平衡 按勒沙特列原理移动。压力和温度各 3 分。不与勒沙特列原理挂钩不给分。 3.答案:3—1、C5H4 3—2、如下图(只有一种可能结构;重键位置必须正确,而键角和立体结构则不要求)
H C H C H C C C H

4.如下图。所有原子都是 Mg(得 3 分) ,所有原子都是 O(得 3 分) ,画更多原子者仍应有正 确的几何关系。

Mg Mg

Mg Mg Mg

Mg

O O

O O O

O

5.答案:Ti14C13(2 分) ;食物中残余甲醛 6.答案:蛋白质(或多肽) ;CH2O;甲醛;制作(动物)标本(或保存尸体) 可与人体蛋白质发生同右图所示的反应而受害。 (每空 1 分,共 5 分) 7.答案:7—1、4AgCl+3Se+6NaOH=2Ag2Se[A]+Na2SeO3+4NaCl+3H2O (方程式 2 分,A 物质 1 分) 7—2、NaCl,NaOH,Na2SeO3,Na2Se(2 分,Na2Se 独得 1 分) [注:Na2Se 是由于原料中过量的 Se 歧化产生的] 8.答案:8 一 1、 4Na2SO3=3Na2SO4+Na2S (5 分) 8—2.略。说明:此题给出的信息未明确 8—1 所示的歧化是否 100%地将 Na2SO3 完全转化 为 Na2SO4 和 Na2S,因此,只有全面考虑存在完全转化和不完全转化两种情形,并分别对两种情 形的实验进行设计才是完整的答案。不考虑析出硫的反应[SO2- +2S2-+6H+=S↓+3H2O 写成 3 H2S 和 H2SO3 反应也得分]的正确应答者只得 4 分。 9.答案:9—1,见图。答八硝基环辛四烯者也按正确论。 9—2.C8(NO2)8 = 8CO2+4N2 NO2 NO2 9—3.(1)八硝基立方烷分解得到的两种气体都是最稳定的化合物, NO2 (2)立方烷的碳架键角只有 90°,大大小于 109°28′(或答;是 O2N
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NO2 O2N NO2 NO2

张力很大的环),因而八硝基立方烷是一种高能化合物,分解时将释放大量能量。 (3)八硝基立方烷分解产物完全是气体,体积膨胀将引起激烈爆炸。(只要能答出类似以上要 点者均可得满分) 10.答案:10—1、见下图

O NH OH C

O C NH HO
n

10—2、PHA 高分子键的共轭较差,加热容易发生键的旋转,是柔性骨架,所以 PHA 具有热塑性, PBO 高分子键的代轭程度高, 而 加热不容易发生键的旋转, 所以 PBO 是热固性的。 (2 分) [注:只要能对高分子骨架的键的性质能作正确的描述,均可得分] 11.答案:11—1.从海底取出的甲烷水合物将融化并放出甲烷气体。因为该晶体是分子晶体。 甲烷分子和水分子都是由有限数目的原子以共价键结合的小分于, 水分子和甲烷分子之间范德华 力,而水分子之间是范德华力和氢键。(2 分) 11—2. 假设甲烷气体体积是折合成标准状况下的数据, 1 m3 水合物中有甲烷 164m3÷22.4 则 3 m kmol=7.32kmol;假设甲烷水合物固体中的水的密度为 1g/cm3,则其中有水 l m3×1000kg/ m3÷18kg/mol=55.56 kmol;因此有:CH4︰H2O=7.32kmol︰55.6kmol≈1︰7.6。 [说明:甲烷水合物的组成可能是 6CH4·46H2O;以上是最简单的参考答案,设密度为 1g /cm3 也可包含甲烷,只要答案为 CH4·6~9H2O,均可按满分计。但设密度为 0.9g/cm3 又包 含甲烷则不能认为是合理的(岂不会漂到海面上来?另外,必须给出解题时的假设,否则不能得满 分。)] 12.答案;12—1、 SOCl2+H2O=SO2+2HCl(说明:写成 H2SO3 也按正确答案论) 12—2 向水解产物的水溶液加入硫化氢应得到硫磺沉淀。向另一份水解产物的水溶液加入硝 酸银应得到白色沉淀。 [说明:检出 1 种水解产物得 1 分。 ] 13.答案:见图 A、B 和 C。说明:必须给出 3 种结构式,每个结构式 3 分,共计 9 分。双键的 位置划错不给分。此题未给出催化氢化的温度,未涉及开环反应。若学生在应答时指出可能有开 环反应而不会有四元环和三元环的结构式存在也应按正确论。

CH2
(A)

CH2 CH

CH2 CH2 CH CH2 CH2

(B)

(C)

14.答案;14—1、碳化钼,碳化钨。 14—2.Mo2C;WC。说明:每个钨原子的 d 轨道上平均多了 4 个电子,相当于 Pt 的电子结 构,每个钼原子的 d 轨道上多了 2 个电子,相当于 Ru 原子的电子构型。 15.答案:设氢气的体积已折合为标准状况,则:氢气:0.0893mol;氯气:0.0705mol,氢气是
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过量的;80.0mL 9.00%NaOH 溶液的质量为:88.0g;其中含 NaOH 的量:0.198mol;吸收 HCl 气体后尚剩余 NaOH 为:0.057mol;中和 NaOH 需要的 H2SO4 0.0285mol(保留 1 位有效数字); 需要 0.100mol/L 的 H2SO4 溶液的体积为:285mL(说明:计算步骤不同时,有效数字可能有差 别,答 280~290 均可按正确答案论:此题主要目的是心理测试。)

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