2000年全國高中學生化學競賽_初賽_試題及答案.pdf

2000 年全國高中學生化學競賽 初賽 試題及答案 按 為節(jié)省版面原試題提供的給出元素符號和相對原子質量的元素周期表和對評分的某些說明被刪節(jié) 1 1999 年是人造元素豐收年 一年間得到第114 116和 118號 3 個新元素 按已知的原子結構規(guī)律 118 號元素應是第周期第族元素 它的單質在常溫常壓下最可能呈現的狀態(tài)是 氣 液 固選一填 入 態(tài) 近日傳聞俄國合成了第166 號元素 若已知原子結構規(guī)律不變 該元素應是第周期第族元 素 5分 答案 七 零 氣 八 VIA 2 2000 年是勒沙特列 Le Chatelier 1850 1936 誕生 150 周年 請用勒沙特列原理解釋如下生活中的常 見現象 打開冰鎮(zhèn)啤酒瓶把啤酒倒入玻璃杯 杯中立即泛起大量泡沫 6 分 答案要點 溶解平衡 CO2 氣 CO2 溶液 受CO2氣體的壓力和溫度影響 平衡按勒沙特列原理移動 壓力和溫度各 3 分 不與勒沙特列原理掛鉤不給分 3 1999 年合成了一種新化合物 本題用X 為代號 用現代物理方法測得 X 的相對分子質量為 64 X 含 碳93 8 含氫 6 2 X 分子中有 3 種化學環(huán)境不同的氫原子和 4 種化學環(huán)境不同的碳原子 X分子中同時 存在 C C C C 和 C C 3 種鍵 并發(fā)現其 C C 鍵比尋常的 C C 短 3 1 X的分子式是 2 分 3 2 請將 X 的可能結構式畫在下面的方框內 4 分 答案 3 1 C5H4 3 2 如圖 1 只有一種可能結構 重鍵位置必須正確 而鍵角和立體結構則不要求 4 理想的宏觀單一晶體呈規(guī)則的多面體外形 多面體的面叫晶面 今有一枚 MgO 單晶如圖 2 所示 它有 6 個八角形晶面和8 個正三角形晶面 宏觀晶體的晶面是與微觀晶胞中一定取向的截面對應的 已知 MgO 的晶體結構屬NaCl 型 它的單晶的八角形面對應于它的晶胞的面 請指出排列在正三角形晶面上的 原子 用元素符號表示原子 至少畫出 6 個原子 并用直線把這些原子連起 以顯示他們的幾何關系 6 分 答案 見圖 3 圖 4 所有原子都是Mg 得3 分 所有原子都是 O 得 3 分 畫更多原子者仍應有正確幾何 關系 圖 2 圖3 圖4 5 最近發(fā)現一種由鈦原子和碳原子構成的氣態(tài)團簇分子 如圖 5 所示 頂角和面心的原子是鈦原子 棱 的中心和體心的原子是碳原子 它的化學式是 圖5 40 化 學 教 育2001 年第 1期 答案 Ti14C13 2分 6 某中學同學在一本英文雜志上發(fā)現 2 張描述結構變化的簡圖如圖 6 圖中 是長鏈的省略符 號 圖6 未讀原文 他已經理解 左圖是生命體內最重要的一大類有機物質 填中文名稱 的模型化的結構簡 圖 右圖是由于左圖物質與 化學式 即 中文名稱 發(fā)生反應后的模型化的結構簡圖 由 左至右的變化的主要科學應用場合是 但近年來我國一些不法奸商卻利用這種變化來坑 害消費者 消費者將因 答案 蛋白質 或多肽 CH2O 甲醛 制作 動物 標本 或保存尸體 食物中殘余甲醛可與人體蛋白質發(fā) 生同右圖所示的反應而受害 5 分 每空 1 分 7 最近 我國某高校一研究小組將 0 383g AgCl 0 160 g Se 和0 21 g NaOH 裝入充滿蒸餾水的反應釜中 加熱到115 10 小時后冷至室溫 用水洗凈可溶物后 得到難溶于水的金屬色晶體 A 在顯微鏡下觀察 發(fā)現A 的單晶竟是六角微型管 圖 7 有望開發(fā)為特殊材料 現代物理方法證實A 由銀和硒兩種元素組成 Se 的質量幾近原料的 2 3 A 的理論產量約 0 39 g 7 1 寫出合成 A 的化學方程式 標明 A 是什么 3分 7 2 溶于水的物質有 2分 答案 7 1 4AgCl 3Se 6NaOH 2Ag2Se Na2SeO3 4NaCl 3H2O 2分 A 1 分 7 2 NaCl NaOH Na2SeO3 Na2Se 2 分 Na2Se 獨得 1分 注 Na2Se 是由于原料中 過量的Se 歧化產生的 圖7 8 某中學生取純凈的Na2SO3 7H2O 50 00 g 經 600 以上的強熱至恒重 分析及計算表明 恒重后的樣 品質量相當于無水亞硫酸鈉的計算值 而且各元素的組成也符合計算值 但將它溶于水 卻發(fā)現溶液的堿性 大大高于期望值 經過仔細思考 這位同學解釋了這種反?，F象 并設計了一組實驗 驗證了自己的解釋是 正確的 8 1 他對反常現象的解釋是 請用化學方程式表達 5 分 8 2 他設計的驗證實驗是 請用化學方程式表達 5 分 答案 8 1 4Na2SO3 3Na2SO4 Na2S 5 分 8 2 略 說明 此題給出的信息未明確 8 1 所示的歧化是否 100 地將 Na2SO3完全轉化為Na2SO4和 Na2S 因此 只有全面考慮存在完全轉化和不完全轉化兩種情形 并分別對兩種情形的實驗進行設計才是完 整的答案 不考慮析出硫的反應 SO32 2S2 6H S 3H2O寫成H2S 和H2SO3反應也得分 的正確應 答者只得 4 分 9 最近 我國一留美化學家參與合成了一種新型炸藥 它跟三硝基甘油一樣抗打擊 抗震 但一經引爆就 發(fā)生激烈爆炸 據信是迄今最烈性的非核爆炸品 該炸藥的化學式為 C8N8O16 同種元素的原子在分子中是 毫無區(qū)別的 9 1 把它的結構式畫在右面方框內 4分 9 2 把它的爆炸反應方程式寫在下面的方框內 2 分 9 3 它具有強烈爆炸性的原因是 只需給出要點即可 3 分 答案 9 1 見圖 8 答八硝基環(huán)辛四烯者也按正確論 9 2 C8 NO2 8 8CO2 4N2 9 3 1 八硝基立方烷分解得到的兩種氣體都是最穩(wěn)定的化合物 圖8 41 2001年第 1 期化 學 教 育 2 立方烷的碳架鍵角只有 90o 大大小于 109o28 假設甲烷水合物固體中的水的密度為 1 g cm3 則其中有水 1m3 1000 kg m3 18 kg mol 55 56 kmol 因此有 CH4 H2O 7 32 kmol 55 6 kmol 1 7 6 說明 甲烷水合物的組成可能是 6CH4 46H2O 以上 是最簡單的參考答案 設密度為1g cm3也可包含甲烷 只要答案為 CH4 6 9H2O 均可按滿分計 但設密度 為0 9g cm3又包含甲烷則不能認為是合理的 豈不會漂到海面上來 另外 必須給出解題時的假設 否則不 能得滿分 12 氯化亞砜 SOCl2 一種無色液體 沸點 79 重要有機試劑 用于將 ROH 轉化為RCl 氯化亞砜遇水 分解 需在無水條件下使用 12 1 試寫出它與水完全反應的化學方程式 2 分 12 2 設計一些簡單的實驗來驗證你寫的化學方程式是正確的 只需給出實驗原理 無須描述實驗儀 器和操作 評分標準 設計的合理性 簡捷 可靠 可操作及表述 4 分 答案 12 1 SOCl2 H2O SO2 2HCl 說明 寫成 H2SO3也按正確答案論 12 2 向水解產物的水溶液加入硫化氫應得到硫磺沉淀 向另一份水解產物的水溶液加入硝酸銀應得 到白色沉淀 說明 檢出 1 種水解產物得 1 分 42 化 學 教 育2001 年第 1期 13 某烴A 分子式為 C7H10 經催化氫化生成化合物 B C7H14 A 在 HgSO4催化下與水反應生成醇 但 不能生成烯醇式結構 該結構可進一步轉化為酮 A 與 KMnO4劇烈反應生成化合物 C 結構式如圖 11 試 畫出A 的可能結構的簡式 9 分 答案 見圖 12 13 和 14 說明 必須給出3 種結構式 每個結構式 3 分 共計 9 分 雙鍵的位置劃錯不 給分 此題未給出催化氫化的溫度 未涉及開環(huán)反應 若學生在應答時指出可能有開環(huán)反應而不會有四元 環(huán)和三元環(huán)的結構式存在也應按正確論 圖 11 圖 12 圖13 圖 14 14 鉑系金屬是最重要的工業(yè)催化劑 但其儲藏已幾近枯竭 上小行星去開采還純屬科學幻想 研究證 實 有一類共價化合物可代替鉑系金屬催化劑 它們是堅硬的固體 熔點極高 高溫下不分解 被稱為 千禧 催化劑 millennium catalysts 下面 3種方法都可以合成他們 在高溫下將烴類氣體通過鎢或鉬的氧化物的表面 高溫分解鎢或鉬的有機金屬化合物 即 鎢或鉬與烴或烴的鹵代物形成的配合物 在高度分散的碳表面上通過高溫氣態(tài)鎢或鉬的氧化物 14 1 合成的化合物的中文名稱是和 共 4分 各 2 分 14 2 為解釋這類化合物為什么能代替鉑系金屬 提出了一種電子理論 認為這些化合物是金屬原子與 非金屬原子結合的原子晶體 金屬原子周圍的價電子數等于同周期的鉑原子或釕原子的價電子數 這類化 合物的化學式 即最簡式或實驗式 是和 4 分 各 2分 答案 14 1 碳化鉬 碳化鎢 14 2 Mo2C WC 說明 每個鎢原子的 d 軌道上平均多了 4 個電子 相當于 Pt 的電子結構 每個鉬原子 的 d軌道上多了 2 個電子 相當于Ru 原子的電子構型 15 2 00 L 標準狀況測定值 氫氣和 5 00 克氯氣混合經光照后直至檢不出氯氣剩余 加入 9 00 NaOH 溶液 80 0 mL 密度 d 1 10 g mL 問 需要加入多少毫升 0 100 mol L 的H2SO4才能使溶液呈中性 10 分 答案 設氫氣的體積已折合為標準狀況 則 氫氣 0 0893 mol 氯氣 0 0705 mol 氫氣是過量的 80 0 mL 9 00 NaOH 溶液的質量為 88 0 g 其中含 NaOH 質量 0 198mol 吸收HCl 氣體后尚剩余NaOH 為 0 057 mol 中和 NaOH 需要的H2SO40 0285 mol 保留 1 位有效數字 需要 0 100 mol L 的H2SO4溶液的體積為 285 mL 說明 計算步驟不同時 有效數字可能有差別 答 280 290 均可按正確答案論 此題主要目的是心理測 試 試題答案提供人 吳國慶