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19全国高中学生化学竞赛决赛理论试题

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全国高中学生化学竞赛决赛理论试题 ? ? 竞赛时间 4.5 小时。迟到超过 30 分钟者不能进考场。开始考试后 1 小时内 不得离场。时间到, 把试题和答卷纸装入信封,放在桌面上,立即撤离考场。 试卷和答卷装订成册,不得拆散。所有解答必须写在答卷纸的指定位置;用 黑色墨水笔或圆珠笔答题。不得携带任何其它纸张进入考场。需要额外的答 卷纸或草稿纸时可举手向监考老师索取。在答卷纸页眉自填总页数和页码。 必须在试题首页左边和每页答卷纸左边指定位置填写营号及姓名, 否则按废 卷论。 允许使用非编程计算器以及直尺等文具。不得携带铅笔盒、通讯工具入场。 营 号 ? ? 第 1 题(8 分) ? 白色晶体 X 是用浓硫酸与尿素反应产生的。X 不含结晶水,不吸潮,易溶于 水,摩尔质量小于 100g· mol-1, 用途广泛,如造纸、纺织、电镀、水处理和有机 合成等。野外地质人员用它来鉴定石灰岩远比用盐酸方便。在酸性条件下,1 摩 尔 X 与过量亚硝酸钠水溶液反应,释放出 1 摩尔氮气,接着加入过量的 BaCl2 水溶液,产生 1 摩尔 BaSO4 沉淀。 1-1 1-2 1-3 写出 X 的结构式和化学名称。(写不出结构式可从监考教师处得到答案,但要 当场扣 2 分;仍应回答本题其他问题)。 写出上述制备 X 的化学方程式。 写出 X 在酸性条件下与亚硝酸钠反应的化学方程式。 姓 名 ? 在近中性溶液中,1 mol 高碘酸与过量碘化物反应产生 1 mol I2 , 将所得溶液 酸化,又产生 3 mol I2。 1-4 用配平的化学方程式来说明上述现象。 ? 油气井开采到后期一般需要注水以开采深层油气,过一段时间后往往还要再 注入甲醇之类有机溶剂才能产出更多的油气。 1—5 简述注入甲醇的作用。 第 2 题( 6 分) 2-1 2-2 2-3 在答卷纸给出的空模板上画出 trans-二氯 ? 二(2,3-丁二胺)合钴(III) 离子的所有几何异构体的结构式。(注:2,3-丁二胺又名 2,3-二氨基丁烷) 指出其中有旋光性的异构体。 已知其中有一种异构体的氯被其他负一价阴离子取代的速率最慢。它是 哪一种?如何理解它的这种性质? 第 3 题(10 分) 目前商品化的锂离子电池正极几乎都是锂钴复合氧化物,其理 想结构如答卷纸的图 3-1 所示。 3-1 3-2 3-3 3-4 3-5 在答卷纸的图 3-1 上用粗线框出这种理想结构的锂钴复合氧化物晶体的 一个晶胞。 这种晶体的一个晶胞里有几个锂原子、几个钴原子和几个氧原子? 给出这种理想结构的锂钴复合氧化物的化学式(最简式) 。 锂离子电池必须先长时间充电后才能使用。写出上述锂钴氧化物作为正 极放电时的电极反应。 锂锰复合氧化物是另一种锂离子电池正极材料。它的理想晶体中有两种 多面体:LiO4 四面体和 MnO6 八面体,个数比 1 : 2,LiO4 四面体相互分 离,MnO6 八面体的所有氧原子全部取自 LiO4 四面体。写出这种晶体的 化学式。 3-6 从下图获取信息,说明为什么锂锰氧化物正极材料在充电和放电时晶体 中的锂离子可在晶体中移动, 而且个数可变。并说明晶体中锂离子的增减对锰的 氧化态有何影响。 图 3-2 锂锰复合氧化物正极材料的理想晶体的结构示意图 第 4 题( 6 分)用 EDTA 配位滴定法可测定与 Cu2+和 Zn2+共存的 Al3+的含量, 以 PAN 为指示剂,测定的相对误差 ≤ ± 0.1%。测定过程可表述如下(注:表中 的配合物电荷数被省略;游离的 EDTA 的各种

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