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2006年全国高中学生化学竞赛(陕西赛区)初赛试题及解答


2006 年全国高中学生化学竞赛(陕西赛区)初赛试题
一、 分) (8 1.-5℃时,高氙酸钠(Na4XeO6)能跟浓硫酸反应生成 XeO4 气体。XeO4 极不稳定,固体在-40℃时也可能发生爆炸生成氙气和氧气。请分别写出这两个反 应的化学方程式。 2.Xe 的原子序数为 54,Xe 核外 M 层和 N 层的电子数分别 为 和。 - 3.高氙酸钠(Na4XeO6)用于

分析锰、铈和铬等元素,显示有突出的优越性,例如高氙酸钠在酸性溶液中能将 Mn2+氧化成 MnO4 ,生成 XeO3。高氙酸钠在水 溶液中已发生了如下反应:Na4XeO6 + H2O = NaOH + Na3HXeO6 请写出高氙酸钠溶液和硫酸锰的硫酸溶液反应的离子方程式: ,若有 1 mol Na4XeO6 参加反应,转移电子 mol。 二、 (10 分)X、Y、Z 三种短周期元素,它们的原子序数之和为 16。X、Y、Z 三种元素的常见单质在常温下都是无色气体,在适当条件下可发生如下变化:

一个 B 分子中含有的 Z 原子个数比 C 分子中少一个,B、C 两种分子中的电子数均为 10。 1.X 元素在周期表中的位置是 周期 族。 2.分析同主族元素性质的递变规律,发现 B、C 物质的沸点反常,这是因为它们的分子之间存在 。 3. (1)C 的电子式是 ,C 分子的结构是 型。 (2)C 在一定条件下反应生成 A 的化学方程式是: 。 (3)X、Y、Z 三种元素可组成一种强酸 W,C 在适当条件下被 W 吸收生成一种盐。该盐的 pH 7(填“大于”“小于”或“等于”,其原因是(写 、 ) 出离子方程式) : 。 三、 分)实验室制取乙烯,常因温度过高而使乙醇和浓 H2SO4 反应生成少量的二氧化硫,有人设计下列实验,以确定有乙烯和二氧化硫气体生成。 (8

1.甲、乙、丙、丁装置盛放的试剂是(将所选的序号填入下列空格内) : 甲 ;乙 ;丙 ;丁 A.品红溶液 B.NaOH 溶液 C.浓 H2SO4 D.酸性 K2MnO4 溶液 2.能说明二氧化硫气体存在的现象是 3.使用装置乙的目的是 4.使用装置丙的目的是 5.确证含有乙烯的现象是

。 。 。 。

四、 (12 分)B 是一种人体不可缺少的无色无味的液体。C 是一种有磁性的化合物,是一种无色无味的有毒气体。根据下列图 1、图 2,回答问题:

1.写出 B、C 的化学式:B ,C 。 2.E 和 N2 结构相似,请写出 E 的电子式: 。 3. 101kPa 和 150℃时, 在 可逆反应 E + B F + D 反应速率和时间的关系如图 2 所示, 那么在 t1 时速率发生改变的原因可能是 (填选项字母) 。 A.升高温度 B.增大压强 C.加入催化剂 4 . 若 G 是 一 种 淡 黄 色 固 体 单 质 , 16 g G 和 足 量 的 A 反 应 放 出 的 热 量 为 Q kJ ( Q > 0 ), 写 出 这 个 反 应 的 化 学 方 程

式: 。 若 G 是一种气态单质,H 的水溶液可以和有机物 I 反应使溶液呈紫色,请写出 G、I 的化学式: 方程式表示呈酸性的原因: 。 五、 (14 分)已知一个碳原子上连有两个羟基时,易发生下列变化:



;H 的水溶液呈酸性,请用化学

请根据下图回答问题(图中 A、B、C、D 各代表一种有机物) 。

;C 跟新制 Cu(OH)2 反应的化学方程式为 ,反应类型为 。 2.已知 A 中只含 C、H、O 三种元素,其质量比为 60:5:16;A 的蒸气密度是同温同压下氢气密度的 81 倍,则 A 的化学式为 。 3.在电脑芯片生产中,高分子光阻剂是一关键物质,而 E 是生产这种高分子光阻剂的主要原料。E 具有如下特点:①能跟 FeCl3 溶液发生显色反应;②能发生 加聚反应;③苯环上的一氯代物只有两种。E 的结构简式为 ,E 在一定条件下发生加聚反应的化学方程式 为 。 4.化合物 F 是 E 的同分异构体,F 的分子中含有苯环但不含羟基,请写出 F 的各种可能的结构简式(未学过的有机物类别不必写出) :

1.D 中官能团的名称是

六、 (11 分)荣获 2005 年诺贝尔化学奖的三位科学家是在烯烃复分解反应研究方面取得了显著成就。烯烃的复分解反应机理可视为双键断裂,换位连接,如:
催化剂

CH2=CHR1 + CH2=CHR2

CH2=CH2 + R1CH=CHR2

已知:① R-CH2-CH =CH2 + Cl2

500 C

o

R-CHCl-CH =CH2 + HCl

② F 是油脂水解产物之一,能与水任意比互溶;K 是一种塑料;I 的化学式为 C9H14O6。物质转化关系如下图所示:

回答下列问题: 1.C4H8 属于烯烃的同分异构体有 种。 2.请写出下列物质的结构简式:A. B. 3.请选择下列反应的类型(填序号) : 乙醇 → B: E → F: a.加成 b.取代 c.酯化 d.消去 4.写出 C → D 的反应方程式: 5.K 中的链节是 ;K 属于 (线型、体型)结构。 6.化学式为 C4H8 的所有烯烃,通过烯烃复分解反应后生成的 C5H10 有 种结构。 七、 分)胆矾在受热过程中发生如下反应: (9
150 C
o

650 C

o

CuSO4· 2O 5H 4CuO
1000 C
o

CuSO4 + 5H2O 2Cu2O + SO3

CuSO4 2SO3
1000 C
o

CuO + SO3 2SO2 +O2

试讨论胆矾晶体受热分解的相关问题: 1.取一定量硫酸铜晶体(CuSO4· 2O)置于已知质量的坩埚中称重,测得硫酸铜晶体的质量为 a g。用酒精灯将坩埚充分加热,然后放入干燥器中冷却,再称 xH 重。经多次加热、冷却、称重,直到质量基本不变,测的坩埚中剩余固体物质的质量为 b g。

(1)该晶体中 x 的实验值为 。 (2)将实验值与化学式(CuSO4· 2O)比较,若实验值大于 5,造成误差的原因可能是(填序号) 5H a.实验中部分固体溅出 b.加热温度过高 c.部分样品已风化 2.另取 25.0 g 胆矾(CuSO4· 2O) 5H ,缓慢升温至 1000℃。 (1)在加热过程中,当固体物质的质量为 10.0 g 时,该固体可能是(用化学式表示) (2)在 1000℃时,除水外,其余气态产物物质的量(n)的取值范围是(不考虑实验误差)





八、 分) (6 1.画出 SO2、NO2、N2O 的分子结构式。 2.比较 SO2、NO2、N2O 三者之间键角相对大小,并说明原因。 九、 分)硫酸铜溶液(A)与某碱金属卤化物 B 反应,有白色沉淀 C 生成,C 可溶于浓的 B 的溶液中。 (4 1.根据上述现象,分别写出下列反应的离子方程式: (1)A + B: (2)C + B: 2.以反应(1)设计一个原电池,请分别写出两极反应方程式。 正极: 负极: 十、 分)NaCl 的晶体结构如右图所示,若将晶胞面心和体心的原子除去,顶点的 Na 换为 U,棱心的 Cl 换为 O,就得到 UOn 氧化物的晶体结构。已知立方 (8 2- 晶胞参数 a = 415.6pm,O 的半径为 140pm,U 的相对原子质量为 238.0。请回答下列问题。 (1)画出 UOn 氧化物的晶胞图,并确定氧原子数目 n; (2)计算晶体的密度和 U 的离子半径; (3)计算由 12 个 O 组成的立方八面体的自由孔径。

十一、 分)解释下列反应 (4

为何 CH3COOH 在中得到对位产物?在 H2SO4 中得到间位位产物?
R R'

十二、 分)离子液体是一类室温下呈液态的离子化合物,被誉为 21 世纪的绿色溶剂。其中阳离子通常是 N,N’-二烷基咪唑: (6

N

N

;阴离子一般

是四氟硼酸根或六氟硼酸根。如果你手头现有咪唑、丁醇、碘甲烷和四氟硼酸钠,其他无机试剂可以任意选择,你打算如何合成 1-甲基-3-丁基咪唑四氟硼酸盐, 写出有关反应的方程式。

2006 年全国高中学生化学竞赛(陕西赛区)初赛试题参考答案 一、 1. Na4XeO6 + 2H2SO4(浓)= XeO4↑+ 2Na2SO4 + 2H2O XeO4 = Xe + 2O2 2. 3. 18 18 (2 分) (1 分) (各 1 分) (2 分)

5HXeO63- + 2Mn2+ + 9H+ = 2MnO4- + 5XeO3 + 7H2O

( 5XeO64- + 2Mn2+ + 14H+ = 2MnO4- + 5XeO3 + 7H2O 也可) 2 (1 分)

二、 1. 2 2. 3. 氢键 ⅥA (各 1 分) (1 分)

H
(1)

H

N

三角锥

H
催化剂 △

(各 1 分)

(2) 4NH3 + 5O2 (3) 小于

4NO + 6H2O

(2 分) (1 分)

NH4+ + H2O

NH3· 2O + H+ H

(2 分)

三、 1. 2. 3. 4. 5. A B A D (每空各 1 分) (1 分) (1 分) (1 分)

装置甲中的品红溶液褪色 除去 SO2 以免干扰乙烯的检验 检验 SO2 是否除尽

装置丙中品红溶液不褪色,装置丁中酸性 KMnO4 溶液褪色 (1 分)

四、 1. 2. 3. 4. H2 O
C O

Fe3O4

(每空 1 分) (2 分)

B、C S(s) + Fe(s) = FeS(s) Cl2

(2 分)

(注:单选给 1 分,只要选错 1 个为 0 分) △ H = -2Q kJ· -1 mol C 6 H6 O (2 分) (1 分)

(1 分)

五、 1. 羧基 CH3CHO+ 2Cu(OH)2 氧化反应 2. 3. C10H10O2
HO CH

(1 分) CH3COOH + Cu2O↓ + 2H2O (2 分) (1 分) (2 分)
CH2

(2 分)

CH

CH2
一定条件

CH

CH2

n

n

(2 分)
OH

OH

CH2CHO

CHO CH3

CHO

CHO

4.
CH3
CH3

(各 1 分)

六. 1. 3
CH CH CH3

(1 分) (1 分)

CH2OOCCH3 CHOOCCH3 CH2OOCCH3

2. CH3

(1 分) 3. 4. 5. d
CH3 CH CH2 + Cl2

(1 分)
500℃
Cl CH2

b
CH CH2 + HCl

(1 分) (2 分) (1 分)

CH2

CH CH3

(1 分)

线型

6. 2 七、 1. (1) 80(a-b)/9b (2) a 2. (1) CuSO4、CuO

(2 分)

(2 分) (2 分) (2 分)

(2)

0.125mol<n<0.175mol

(3 分)

八、 1.
O S O O N O

N

N

O

(各 1 分)

注:只要写出 SO2、NO2 为 V 型,N2O 是线型结构既可,写不写离域 π 键,N2O 中键的数目是否与答案一致皆不扣分。 2. 键角 ∠N—N—O > ∠O—N—O > ∠O—S—O (1 分)

因为 N2O 中中心原子 N 采取 sp 杂化,结构为直线型。SO2,NO2 中中心原子 S 和 N 虽都采取 sp2 杂化,但在 SO2 中孤对电子对键对的斥 力大于 NO2 中单电子对键对的斥力,∠O—S—O < 120○, ∠O—N—O > 120○。 (2 分)

九、 1. (1) 2Cu2+ + 4I(2) CuI + I2. 正极 :Cu2+ + I- + e 负极 : 2I- - 2e 十、 (1)UOn 氧化物的晶胞图如下: 分) (1 I2 2CuI↓白+ I2 CuI2CuI (1 分) (1 分) (1 分) (1 分)

晶胞中氧原子数目 n=3 (2 分) (2)晶体的密度
D? ZM 1? (238.0 ? 16.0 ? 3)g ? mol-1 ? ? 6.62g ? cm-3 ?10 3 23 -1 VN (415.6 ?10 cm) ? 6.02 ?10 mol

(2 分) (1 分)

rU 6? ? (415.6 ? 2rO2 ) / 2 ? (415.6 ? 2 ?140) / 2 ? 67.8pm

(3)由 12 个 O 组成的立方八面体的自由孔径
R ? 2a ? 2rO2? ? 2 ? 415.6 ? 2 ?140 ? 308pm

(2 分)

十一、 在 CH3CO2H 中得到—对位产物是因为乙酸酸性弱,苯胺在其中处于游离状态,(CH3)2N—为给电子基,具有邻对位定位作用;而硫酸为 强酸,苯胺在其中成盐,(CH3)2N—转变为吸电子基(CH3)2NH+—,具有间位定位作用。 十二、
NH N + CH3I
H3C

N

N

CH3CH2CH2CH2OH

+ HBr

CH3CH2CH2CH2Br

H3C

H3C

+

N

N

+ CH3CH2CH2CH2Br
H3C

N

N

C4H9

Br-

H3C

+

N

N

C4H9

+

Br

-

+

NaBF4

N

N

C4H9

BF4- + NaBr


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