2002年全國高中學(xué)生化學(xué)競賽

1、 中小學(xué)教育文庫中小學(xué)課程同步試題與資源庫中國化學(xué)會2002年全國高中學(xué)生化學(xué)競賽（省級賽區(qū)）試題第1題（5分）閱讀如下信息后回答問題：元素M，其地殼豐度居第12位，是第3種蘊(yùn)藏最豐富的過渡元素，是海底多金屬結(jié)核的主要成分，是黑色金屬，主要用途：煉鋼，也大量用來制作干電池，還是動植物必需的微量元素。1M的元素符號是 。2M的最重要礦物的化學(xué)式是 。3M的三種常見化合物是 、 和 。第2題（6分）用地殼中某主要元素生產(chǎn)的多種產(chǎn)品在現(xiàn)代高科技中占重要位置，足見化學(xué)對現(xiàn)代物質(zhì)文明的重要作用。例如：1計算機(jī)的芯片的主要成分是 ；2光導(dǎo)纖維的主要成分是 ：3目前應(yīng)用最多的太陽能電池的光電轉(zhuǎn)化材料是 ；4

2、用作吸附劑、干燥劑、催化劑或催化劑載體的人造分子篩大多是一類稱為 的化合物；5有一大類化合物，結(jié)構(gòu)獨特，兼?zhèn)錈o機(jī)材料和有機(jī)材料雙重性能，有耐溫、電絕緣性好、難燃、憎水、耐腐蝕等特性，廣泛用于航空航天、電子電氣、建筑、運輸?shù)刃袠I(yè)，用于密封、粘合、潤滑、涂層、表面活性、防水、防潮，已為現(xiàn)代社會不可替代的新材料。這類材料在分子結(jié)構(gòu)上的特點是 和 。第3題（3分）最近有人用高能26Mg核轟擊Cm核，發(fā)生核合成反應(yīng)，得到新元素X。研究者將X與氧氣一起加熱，檢出了氣態(tài)分子XO4，使X成為研究了化學(xué)性質(zhì)的最重元素。已知的X同位素如下表所示，上述核反應(yīng)得到的核素是其中之一，該核素的衰變性質(zhì)保證了其化學(xué)性質(zhì)實驗

3、獲得成功。質(zhì)量數(shù)半衰期衰變方式2631s釋放粒子2640.00008s釋放粒子；或自發(fā)裂變2650.0018s釋放粒子；或自發(fā)裂變266不詳不詳2670.033s釋放粒子；或自發(fā)裂變268不詳不詳2699.3s釋放粒子1X的元素符號是 。2用元素符號并在左上角和左下角分別標(biāo)注其質(zhì)量數(shù)和質(zhì)子數(shù)，寫出合成X的核反應(yīng)方程式（方程式涉及的其他符號請按常規(guī)書寫）。第4題（6分）1汞與次氯酸（摩爾比11）發(fā)生反應(yīng)，得到2種反應(yīng)產(chǎn)物，其一是水。該反應(yīng)的方程式為 ；反應(yīng)得到的含汞產(chǎn)物的中文名稱為 。2N2H4在一定條件下熱分解，產(chǎn)生NH3、N2和H2，后兩者摩爾比為32，寫出反應(yīng)方程式 。3第二周期元素A與氫

4、形成的如下化合物中的A-A鍵的鍵能（kJ/mol）：CH3-CH3 346， H2NNH2 247， HO-OH 207試問：它們的鍵能為什么依次下降？第5題（13分）六配位（八面體）單核配合物MA2(NO2)2呈電中性；組成分析結(jié)果：M 31.68%，N 31.04%，C 17.74%；配體A不含氧：配體(NO2)x的氮氧鍵不等長。1該配合物中心原子M是什么元素？氧化態(tài)多大？給出推理過程。2畫出該配合物的結(jié)構(gòu)示意圖，給出推理過程。3指出配體(NO2)x在“自由”狀態(tài)下的幾何構(gòu)型和氮原子的雜化軌道。4除本例外，上述無機(jī)配體還可能以什么方式和中心原子配位？用圖形畫出三種。第6題（8分）化合物A俗

5、稱“吊白塊”，年產(chǎn)量上萬噸，主要用于染色工藝，具還原性和漂白性，對熱不穩(wěn)定，有毒。近年報道，我國一些不法商人違章地將A添加到米、面、腐竹、食糖等食品中增白，導(dǎo)致多起嚴(yán)重食物中毒事件，如某地曾發(fā)生五所學(xué)校400余名學(xué)生食用含A食品一次性中毒事件。已知： 固體A2H2O的摩爾質(zhì)量為154g/mol； A的晶體結(jié)構(gòu)及其水溶液的電導(dǎo)證實A是鈉鹽，每摩爾A含1摩爾鈉離子。 A在水中的溶解度極大，20飽和溶液A的質(zhì)量分?jǐn)?shù)達(dá)45%。 A的制備方法之一是，在NaOH溶液中分甲醛與Na2S2O4（連二亞硫酸鈉）反應(yīng)（摩爾比11），反應(yīng)產(chǎn)物為A和亞硫酸鈉。 A在化學(xué)上屬于亞磺酸的衍生物，亞磺酸的通式為RSO2H，

6、R為有機(jī)基團(tuán)。1畫出A的陰離子的結(jié)構(gòu)（簡）式。2寫出上述制備A的“分子方程式”。3給出A的化學(xué)名稱。第7題（8分）據(jù)報道，我國醬油出口因“氯丙醇”含量超標(biāo)而受阻。1據(jù)研究，醬油中的“氯丙醇”的來源可能是醬油原料中的雜質(zhì)脂肪水解產(chǎn)物甘油的羥基被氯取代的衍生物；另一來源可能是用離子交換樹脂純化水配制醬油，由于交換樹脂采用1，2-環(huán)氧-3-氯丙烷（代號A）作交聯(lián)劑，殘留的A水解會產(chǎn)生“氯丙醇”；此外，A還可能來自包裝食品的強(qiáng)化高分子材料。試寫出由甘油得到的“氯丙醇”的結(jié)構(gòu)簡式和A水解的反應(yīng)方程式，反應(yīng)涉及的有機(jī)物用結(jié)構(gòu)簡式表示。2在同一個碳上同時有2個羥基或者一個羥基和一個氯原子的“氯丙醇”是不穩(wěn)定

7、的，在通常條件下會發(fā)生消除反應(yīng)，請給出2個反應(yīng)方程式作為例子。第8題（9分）化合物A和 B的元素分析數(shù)據(jù)均為C 85.71%，H 14.29%。質(zhì)譜數(shù)據(jù)表明A和B的相對分子質(zhì)量均為84。室溫下A和B均能使溴水褪色，但均不能使高錳酸鉀溶液褪色。A與HCl反應(yīng)得2，3-二甲基-2-氯丁烷，A催化加氫得2，3-二甲基丁烷；B與HCl反應(yīng)得2-甲基-3-氯戊烷，B催化加氫得2，3-二甲基丁烷。1寫出A和B的結(jié)構(gòu)簡式。2寫出所有與A、B具有相同碳環(huán)骨架的同分異構(gòu)體，并寫出其中一種異構(gòu)體與HCl反應(yīng)的產(chǎn)物。第9題（8分）Xe和F2反應(yīng)，可得三種氟化物，視反應(yīng)條件而定。下圖表述的是將0.125mol/L X

8、e和1.225mol/L F2為始態(tài)得到的生成物在平衡體系內(nèi)的分壓與反應(yīng)溫度的關(guān)系。1應(yīng)在什么溫度下制備XeF2和XeF4？2Xe和F2生成XeF6和XeF4，哪個反應(yīng)放熱更多？生成 的反應(yīng)放熱更多。理由：3為有效地制備XeF2，應(yīng)在什么反應(yīng)條件下為好？簡述理由。第10題（10分）某遠(yuǎn)洋船只的船殼浸水面積為4500m2，與鋅塊相連來保護(hù)，額定電流密度為150mA/m2，預(yù)定保護(hù)期限2年，可選擇的鋅塊有兩種，每塊的質(zhì)量分別為15.7kg和25.9kg，通過每塊鋅塊的電流強(qiáng)度分別為0.92A和1.2A。計算說明，為達(dá)到上述保護(hù)船體的目的，最少各需幾塊鋅塊？用哪種鋅塊更合理？為什么？第11題（5分）

9、镅（Am）是一種用途廣泛的錒系元素。241Am的放射性強(qiáng)度是鐳的3倍，在我國各地商場里常?？梢姷?41Am骨密度測定儀，檢測人體是否缺鈣：用241Am制作的煙霧監(jiān)測元件已廣泛用于我國各地建筑物的火警報警器（制作火警報警器的1片241Am我國批發(fā)價僅10元左右）。镅在酸性水溶液里的氧化態(tài)和標(biāo)準(zhǔn)電極電勢（Ey/V）如下，圖中2.62是Am4+/Am3+的標(biāo)準(zhǔn)電極電勢，-2.07是Am3+/Am的標(biāo)準(zhǔn)電極電勢，等等。一般而言，發(fā)生自發(fā)的氧化還原反應(yīng)的條件是氧化劑的標(biāo)準(zhǔn)電極電勢大于還原劑的標(biāo)準(zhǔn)電極電勢。試判斷金屬镅溶于過量稀鹽酸溶液后將以什么離子形態(tài)存在。簡述理由。附：Ey (H+/H2)0V；E(C

10、l2/Cl-)1.36V；E(O2/H2O)1.23V。第12題（8分）組合化學(xué)是一種新型合成技術(shù)。對比于傳統(tǒng)的合成反應(yīng)如A+BAB，組合化學(xué)合成技術(shù)則是將一系列Ai（i1，2，3，）和一系列 Bj（j1，2，3，）同時發(fā)生反應(yīng)，結(jié)果一次性地得到許多個化合物的庫（library），然后利用計算機(jī)、自動檢測儀等現(xiàn)代化技術(shù)從庫中篩選出符合需要的化合物。今用21種氨基酸借組合化學(xué)技術(shù)合成由它們連接而成的三肽（注：三肽的組成可以是ABC，也可以是AAA或者AAB等等，還應(yīng)指出，三肽ABC不等于三肽CBA：習(xí)慣上，書寫肽的氨基酸順序時，寫在最左邊的總有未鍵合的-氨基而寫在最右邊的總有未鍵合的羧基）。1該

11、組合反應(yīng)能得到多少個三肽的產(chǎn)物庫。答： 個。2假設(shè)所得的庫中只有一個三肽具有生物活性。有人提出，僅需進(jìn)行不多次實驗，即可得知活性三肽的組成（每次實驗包括對全庫進(jìn)行一次有無生物活性的檢測）。請問：該實驗是如何設(shè)計的？按這種實驗設(shè)計，最多需進(jìn)行多少次實驗，最少只需進(jìn)行幾次實驗？簡述理由。第13題（11分）離于液體是常溫下呈液態(tài)的離子化合物，已知品種幾十種，是一類“綠色溶劑”。據(jù)2002年4月的一篇報道，最近有人進(jìn)行了用離子液體溶解木漿纖維素的實驗，結(jié)果如下表所示：向溶解了纖維素的離子液體添加約1.0%（質(zhì)量）的水，纖維素會從離子液體中析出而再生；再生纖維素跟原料纖維素的聚合度相近；纖維素分子是葡萄

12、糖（C6H12O6）的縮合高分子，可粗略地表示如下圖，它們以平行成束的高級結(jié)構(gòu)形成纖維；葡萄糖縮合不改變葡萄糖環(huán)的結(jié)構(gòu)；纖維素溶于離子溶液又從離子液體中析出，基本結(jié)構(gòu)不變。n4001000 表木漿纖維在離子液體中的溶解性離子液體溶解條件溶解度（質(zhì)量%）C4minCl加熱到10010%C4minCl微波加熱25%，清澈透明C4minBr微波加熱57%C4minSCN微波加熱57%C4minBF4微波加熱不溶解C4minPF4微波加熱不溶解C6minCl微波加熱5%C8minCl微波加熱微溶表中C4minCl是1-（正）丁基-3-甲基咪唑正一價離子的代號，“咪唑”的結(jié)構(gòu)如右上圖所示?；卮鹑缦聠栴}：

13、1在下面的方框中畫出以C4min+為代號的離子的結(jié)構(gòu)式。2符號C6min+和C8min+里的C6和C8代表什么？答： 和 。3根據(jù)上表所示在相同條件下纖維素溶于離子液體的差異可見，纖維素溶于離子液體的主要原因是纖維素分子與離子液體中的 之間形成了 鍵；纖維素在C4minCl、C4minBr、C4minBF4中的溶解性下降可用 來解釋，而纖維素在C4minCl、C6minCl和C8minCl中溶解度下降是由于 的摩爾分?jǐn)?shù) 。4在離子液體中加入水會使纖維素在離子液體里的溶解度下降，可解釋為： 。5假設(shè)在C4minCl里溶解了25%的聚合度n500的纖維素，試估算，向該體系添加1.0%（質(zhì)量）的水，

14、占整個體系的摩爾分?jǐn)?shù)多少？假設(shè)添水后纖維素全部析出，析出的纖維素的摩爾分?jǐn)?shù)多大？中國化學(xué)會2002年全國高中學(xué)生化學(xué)競賽（省級賽區(qū)）試題答案、評分標(biāo)準(zhǔn)和注釋第1題（5分）【答案】1Mn（1分）2MnO2（1分）3M的三種常見化合物是MnO2、MnSO4和KMnO4。（3分）注：必須答MnO2和KMnO4，而Mn(II)鹽也可答硝酸錳等。第2題（6分）【答案】1硅（或Si或單晶硅）（1分）2二氧化硅（或SiO2）（1分）3硅（或Si）（1分）4鋁硅酸鹽（或硅鋁酸鹽）（1分）注：此題明確是分子篩, 不應(yīng)答硅膠，答硅酸鹽也不給分。5具有Si-O鍵 與硅相連的烴基（2分）第3題（3分）【答案】1Hs（

15、1分）2+5n（2分）（n也可寫成等, 但寫成“中子”扣1分）第4題（6分）【答案】12Hg+2HClOHg2OCl2+H2O（1分） 堿式氯化汞（或氯氧化汞）（1分）注：Hg2OCl2也可寫成HgOHgCl2或HgCl2HgO27N2H48NH3+3N2+2H2（2分）3乙烷中的碳原子沒有孤對電子，肼中的氮原子有1對孤對電子，過氧化氫中的氧有2對孤對電子，使AA鍵的鍵能減小。（2分）第5題（13分）【答案】1nMnN21.68/MM31.04/141(2y+2)MA19.56(y+1)y2（設(shè)y為其他自然數(shù)均不合題意），得MM58.7 (g/mol)查周期表，MNi由配體(NO2)x 的兩個

16、氮氧鍵不等長，推斷配體為單齒配體，配位原子為O，故配體為NO2-，因此，Ni的氧化數(shù)為+2。（4分） 注：推理過程合理都給分，不合理，即使結(jié)果正確也扣2分。2設(shè)配合物中碳原子數(shù)為nC，則nCnN17.74/1231.04/140.667已知nN22+26, 所以，nC0.67764求出摩爾質(zhì)量，由于剩余量過小，只能設(shè)A是氮氫化合物，由此得氫數(shù)，可推得配體A為H2NCH2CH2NH2，配合物的結(jié)構(gòu)示意圖為：（4分）注：合理推理過程2分，結(jié)構(gòu)圖2分3（根據(jù)VSEPR理論，可預(yù)言）NO2-為角型，夾角略小于120，N取sp2雜化軌道。（2分）4 （3分）注：只要圖形中原子的相對位置關(guān)系正確即可得分；

17、畫出其他合理配位結(jié)構(gòu)也得分，如氧橋結(jié)構(gòu)、NO2-橋結(jié)構(gòu)等第6題（8分）【答案】1MA32+316+31+12+23118 118+36154（或HOCH2SO2-或或等）（3分） 2Na2S2O4+CH2O+NaOHHOCH2SO2-Na+Na2SO3（3分）（或Na2S2O4+CH2O+NaOHHOCH2SO2Na+Na2SO3或Na2S2O4+CH2O+NaOHNaSO2CH2OH+Na2SO3）注：寫不寫結(jié)晶水都可以3“羥甲亞磺酸鈉”（或“羥甲基亞磺酸鈉”）（2分）第7題（8分）【答案】1（4分）（2分）注：標(biāo)不標(biāo)對映體得分相同。2 （各1分）第8題（9分）【答案】1A的結(jié)構(gòu)簡式 B的結(jié)

18、構(gòu)簡式（各2分）2結(jié)構(gòu)簡式與HCl反應(yīng)產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)簡式 注：同分異構(gòu)體各1分；寫對任一“對應(yīng)的”水解產(chǎn)物得2分。第9題（8分）【答案】1約550K 約850K（各1分）2XeF6 若Xe與F2生成XeF4的反應(yīng)放熱多，反應(yīng)XeF4+F2XeF6將是吸熱反應(yīng)，溫度升高應(yīng)有利于XeF6的生成，而由附圖可見，事實恰恰相反。（4分）（或答：反應(yīng)XeF6XeF4+F2發(fā)生在相對高的溫度下；或答：上述正向反應(yīng)是體積增大的反應(yīng)，所以正向反應(yīng)是吸熱的）3在上圖條件下必須在高溫下才能制備XeF2, 但高溫要求的技術(shù)問題太多，因而，應(yīng)降低投料中F2/Xe的比值，可有效制備XeF2。（2分）第10題（10分）【答案】

19、首先算出通過體系的總電量： 2365d24h/d60min/h60s/min6.307107s （1分）0.0150A/m24500m267.5A （1分）67.5A6.307107s4.257109C （1分）其次計算總共需要多少鋅：電子的量為：4.257109C/9.65104C/mol4.411104mol （1分）鋅量：4.411104 mol65.4g/mol/210-3kg/g1443kg1.44103 kg （1分）需質(zhì)量為15.7kg/塊的鋅塊數(shù)為：1.44103kg/15.7 kg/塊91.7塊92塊（1分）92塊0.92A/塊85A67.5 A , 電流強(qiáng)度可以達(dá)到要求。

20、（1分）25.9 kg/塊：1.44103kg/25.9 kg/塊55.6塊56塊 （1分）56塊1.2A/塊67.2A67.5A，電流強(qiáng)度達(dá)不到要求，應(yīng)當(dāng)加1塊，則57塊1.2 A/塊68.4A，電流強(qiáng)度才能達(dá)到要求。 （1分）選用較重的鋅塊更合理，因其電流強(qiáng)度較小，理論上可以保證2年保護(hù)期限，而用較輕的鋅塊因其電流強(qiáng)度太大，不到2年就會消耗光。（1分）第11題（5分）【答案】要點1：Ey(Amn+/Am)0, 因此Am可與稀鹽酸反應(yīng)放出氫氣轉(zhuǎn)化為Amn+，n2,3,4；但Ey(Am3+/Am2+)0，Am2+一旦生成可繼續(xù)與H+反應(yīng)轉(zhuǎn)化為Am3+。（1分）（或答：Ey(Am3+/Am)0，n3）要點2：Ey(Am4+/Am3+)Ey(AmO2+/Am4+), 因此一旦生成的Am4+會自發(fā)歧化為AmO2+和Am3+。（2分）要點3：AmO2+是強(qiáng)氧化劑，一旦生成足以將水氧化為O2, 或?qū)l-氧化為Cl2，轉(zhuǎn)化為Am3+, 也不能穩(wěn)定存在。（1分）相反，AmO2+是弱還