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最新-2018年全国高中学生化学竞赛决赛理论试题及答案 精品

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2018 年全国高中学生化学竞赛决赛 理论试题及答案 第一 题( 6 分)选取表 1 中的合适物质的字母代号( A ~ H )填人相应标题(① 一⑧)后的括号中(单选),并按要求填空。 表 1 字母所代表的物质 A NO 2 + B NO C N2O3 D N2H4 E NH 3 F N2O4 G H2N2O2 H NH 2 OH 。 。 剂。 。 ①( ②( ③( ④( ⑤( ⑥( ⑦( ⑧( )不是平面分子,其衍生物用作高能燃料。 )存在两种异构体,其中一种异构体的结构为 )具有线型结构, Lewis 结构式中 每个键的键级为 2.0 。 )是无色的,平面分子,它的一种等电子体是 )既有酸性,又有碱性,可作制冷剂。 )既有酸性,又有碱性;既是氧化剂,又是还原剂,主要做 )是顺磁性分子。 )水溶液会分解生成 N 2 0, 反应式为 第 二题 ( 6 分 ) 图 1 是元素的△ f G m /F 一 Z 图, 它是以元素的不同氧化态 Z 与对 应物种的△ f G m /F 在热力学标准态 pH =0 或 pH == 14 的对画图。图中任何两种物 种联线的斜率在数值上等于相应电对的标准电极电势 ψ 示 pH = 0 (实线)和 pH = 14 (虚线)。 A 或ψ B , A 、 B 分别表 上图中各物种的△ f G m /F 的数值如表 2 所示。 表2 A F Cl Br I B F Cl Br I 各物质的△ f G m /F X-3.06 -1.36 -1.06 -0.54 X-3.06 -1.36 -1.06 -0.54 X2 0 0 0 0 X2 0 0 0 0 A HXO / 1.61 1.60 1.45 XO / 0.40 0.45 0.45 (IO 3 - /I - ) ψ HXO 2 / 4.91 / / XO 2 / 1.72 / / B XO 3 / 7.32 7.60 5.97 XO 3 / 2.38 2.61 1.01 ψ A XO 4 / 9.79 11.12 9.27 XO 4 / 3.18 4.47 2.41 ⒈用上表提供的数据计算: ψ (IO 3 - /I - ) (ClO 4 - /HClO 2 ) ⒉由上述信息回答:对同一氧化态的卤素,其含氧酸的氧化能力是大于、等于 还是小于其含氧酸盐的氧化性。 ⒊溴在自然界中主要存在于海水中,每吨海水约含 0.14 kg 溴。 Br 2 的沸点为 58.78 ℃;溴在水中的溶解度 3.58 g/100 g H 2 0 ( 20 ℃)。利用本题的信息说明如何 从海水中提取 Br 2 ,写出相应的化学方程式,并用方框图表达流程。 第 三题 ( 6 分)过氧乙酸是一种广谱消毒剂,可用过氧化氢与乙酸反应制取, 调节乙酸和过氧化氢的浓度可得到不同浓度的过氧乙酸。 过氧乙酸含量的分析方法如下: 准确称取 0.5027 g 过氧乙酸试样,置于预先盛有 40 mLH 2 0 、 5 mol 3 mol/L H 2 SO 4 溶液和 2 ~ 3 滴 1 mol/L MnSO 4 溶液并已冷却至 5 ℃的碘量瓶中,摇匀,用 0.02366 mol/L KMnO 4 标准溶液滴定至溶液呈浅粉色( 30 s 不退色),消耗了 12.49 mL; 随即加人 10 mL 20 % KI 溶液和 2 ~ 3 滴( NH 4 ) 2 MoO 4 溶液(起催化作用并减 轻溶液的颜色),轻轻摇匀,加塞,在暗处放置 5 min ~ 10 min ,用 0.1018 mol/LNa 2 S 2 O 3 标准溶液滴定,接近终点时加人 3 mL 0.5 %淀粉指示剂,继续滴定至 蓝色消失,并保持 30s 不重新显色,为终点,消耗了 Na 2 S 2 O 3 23.61 mL。 ⒈写出与测定有关的化学方程式。 ⒉计算过氧乙酸的质量分数 (要求 3 位有效数字; 过氧乙酸的摩尔质量为 76 .05 g/mol )。 ⒊本法的 KMnO 4 滴定不同于常规方法,为什么? ⒋简述为什么此法实验结果只能达到 3 位有效数字。 ⒌过氧乙酸不稳定,易受热分解。写出热分解反应方程式。 第 四题 ( 8 分)日本的白川英树等于 1977 年首先合成出带有金属光泽的聚乙 炔薄膜,发现它具有导电性。这是世界上第一个导电高分子聚合物。研究者为此获 得了 2018 年诺贝尔化学奖。 ⒈写出聚乙炔分子的顺式和反式两种构型。 ⒉ . 若把聚乙炔分子看成一维晶体,指出该晶体的结构基元。 ⒊假设有一种聚乙炔由 9 个乙炔分子聚合而成, 聚乙炔分子中碳一碳平均键长 为 140 pm。若将上述线型聚乙炔分子头尾连接起来,形成一个大环轮烯分子,请 画出该分子的结构。 π 电子在环上运动的能量可由公式 -34 -31 给出,式中 h 为 普朗克常数 (6.626 × 10 J · s) , me 是电子质量( 9.109 × 10 kg ), l 是大环周 边的长度,量子数 n=0 ,士 1 ,士 2 ,…计算电子从基态跃迁到第一激发态需要吸 收的光的波长。 第 五题( 6 分)氢是重要而洁净的能源。要利用氢气作能源,必须解决好安全 有效地储存氢气问题。化学家研究出利用合金储存氢气, LaNi 5 是一种储氢材料。 LaNi 5 的晶体结构已经测定,属六方晶系,晶胞参数 a=511 pm,c = 397 pm, 晶体结构 如图 2 所示。 ⒈从 LaNi 5 晶体结构图中勾画出一个 LaNi 5 晶胞。 ⒉每个晶胞中含有多少个 La 原子和 Ni 原子? ⒊ LaNi 5 晶胞中含有 3 个八面体空隙和 6 个四面体空隙,若每个空隙填人 1 个 H 原子,计算该储氢材料吸氢后氢的密度,该密度是标准状态下氢气密度 (8.987 × 10 -5 g ·m -3 ) 的多少倍?(氢的相对原子质量为 1.008 ;光速 c 为 2 .998 × 10 8 m·s

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