中國(guó)化學(xué)會(huì)2001年全國(guó)高中學(xué)生化學(xué)競(jìng)賽(省級(jí)賽區(qū))試題及參考答案

1、第 1 頁(yè) 共 8 頁(yè)中國(guó)化學(xué)會(huì) 2001 年全國(guó)高中學(xué)生化學(xué)競(jìng)賽（省級(jí)賽區(qū)）試題（ 2001 年 10 月 13 日9001200 共計(jì) 3 小時(shí)）題號(hào)1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 滿(mǎn)分4 2 4 10 5 8 10 11 10 5 10 11 10 得分評(píng)卷人競(jìng)賽時(shí)間3 小時(shí)。遲到超過(guò)30 分鐘者不能進(jìn)考場(chǎng)。開(kāi)始考試后1 小時(shí)內(nèi)不得離場(chǎng)。時(shí)間到，把試卷（背面前上）放在桌面上，立即起立撤離考場(chǎng)。試卷裝訂成冊(cè)，不得拆散。所有解答必須寫(xiě)在站定的方框內(nèi)，不得用鉛筆填寫(xiě)。草稿紙?jiān)谧詈笠豁?yè)。不得持有任何其他紙張。姓名、報(bào)名號(hào)和所屬學(xué)校必須寫(xiě)在首頁(yè)左側(cè)指定位置，寫(xiě)在其他地方

2、者按廢卷論。允許使用非編程計(jì)算器以及直尺等文具。h 1.008 元素周期表he 4.003li 6.941 be 9.012 b 10.81 c 12.01 n 14.01 o 16.00 f 19.00 ne 20.18 na 22.99 mg 24.31 al 26.98 si 28.09 p 30.97 s 32.07 cl 35.45 ar 39.95 k 39.10 ca 40.08 sc 44.96 ti 47.88 v 50.94 cr 52.00 mn 54.94 fe 55.85 co 58.93 ni 58.69 cu 63.55 zn 63.39 ga 69.72 ge

3、72.61 as 74.92 se 78.96 br 79.90 kr 83.80 rb 85.47 sr 87.62 y 88.91 zr 91.22 nb 92.91 mo 95.94 tc 98 ru 101.1 rh 102.9 pd 106.4 ag 107.9 cd 112.4 in 114.8 sn 118.7 sb 121.8 te 127.6 i 126.9 xe 131.3 cs 132.9 ba 137.3 la-lu hf 178.5 ta 180.9 w 183.8 re 186.2 os 190.2 ir 192.2 pt 195.1 au 197.0 hg 200

4、.6 tl 204.4 pb 207.2 bi 209.0 po 210 at 210 rn 222 fr 223 ra 226 ac-la 第 1 題（4 分）今年5 月底 6 月初，各地報(bào)刊紛紛轉(zhuǎn)載了不要將不同品牌潔污劑混合使用的警告。據(jù)報(bào)道，在全國(guó)各地發(fā)生了多起混合潔污劑發(fā)生氯氣中毒的事件。根據(jù)你的化學(xué)知識(shí)作出如下判斷（這一判斷的正確性有待證明）：當(dāng)事人使用的液態(tài)潔污劑之一必定含氯，最可能的存在形式是和。當(dāng)另一種具有（性質(zhì)）的液態(tài)潔污劑與之混合，可能發(fā)生如下反應(yīng)而產(chǎn)生氯氣：第 2 題（2 分）目然界中，碳除了有2 種穩(wěn)定同位素12c 和13c 外，還有一種半衰期很長(zhǎng)的放射性同位素14c，

5、豐度也十分穩(wěn)定，如下表所示（注：數(shù)據(jù)后括號(hào)里的數(shù)字是最后一位或兩位的精確度，14c 只提供了大氣豐度，地殼中的含量小于表中數(shù)據(jù)）：同位素相對(duì)原子質(zhì)量地殼豐度（原子分?jǐn)?shù)）12c 12（整數(shù)）0.9893（8）13c 13.003354826（17）0.0107（8）14c 14.003241982（27）1.21016（大氣中）試問(wèn)：為什么通常碳的相對(duì)原子質(zhì)量只是其穩(wěn)定同位素的加權(quán)平均值而不將14c 也加第 2 頁(yè) 共 8 頁(yè)入取平均值？答：第 3 題（ 4 分）最近報(bào)道在100的低溫下合成了化合物x，元素分析得出其分子式為c5h4，紅外光譜和核磁共振表明其分子中的氫原子的化學(xué)環(huán)境沒(méi)有區(qū)別，而碳

6、的化學(xué)環(huán)境卻有 2 種，而且，分子中既有cc 單鍵，又有cc 雙鍵。溫度升高將迅速分解。x 的結(jié)構(gòu)式是：第 4 題（10 分）去年報(bào)道，在55令 xef4（a）和 c6f5bf2（b）化合，得一離子化合物（c） ，測(cè)得 xe 的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為31，陰離子為四氟硼酸根離子，陽(yáng)離子結(jié)構(gòu)中有b 的苯環(huán)。 c 是首例有機(jī)氙（iv ）化合物， 20以下穩(wěn)定。 c 為強(qiáng)氟化劑和強(qiáng)氧化劑，如與碘反應(yīng)得到五氟化碘，放出氙，同時(shí)得到b。41 寫(xiě)出c 的化學(xué)式，正負(fù)離子應(yīng)分開(kāi)寫(xiě)。答：42 根據(jù)什么結(jié)構(gòu)特征把c 歸為有機(jī)氙比合物？答：43 寫(xiě)出c 的合成反應(yīng)方程式。答：44 寫(xiě)出c 和碘的反應(yīng)。答：45 畫(huà)出五氟化碘分

7、子的立體結(jié)構(gòu)：第 5 題（5 分）今年 3月發(fā)現(xiàn)硼化鎂在39k 呈超導(dǎo)性， 可能是人類(lèi)對(duì)超導(dǎo)認(rèn)識(shí)的新里程碑。在硼化鎂晶體的理想模型中，鎂原子和硼原子是分層排布的，像維夫餅干，一層鎂一層硼地相間，圖51 是該晶體微觀空間中取出的部分原子沿c 軸方向的投影，白球是鎂原子投影，黑球是硼原子投影，圖中的硼原子和鎂原子投影在同一平面上。51 由圖 51 可確定硼化鎂的化學(xué)式為：。52 在圖 5l 右邊的方框里畫(huà)出硼化鎂的一個(gè)晶胞的透視圖，標(biāo)出該晶胞內(nèi)面、棱、頂角上可能存在的所有硼原子和鎂原子（鎂原子用大白球，硼原子用小黑球表示）。圖 51 硼化鎂的晶體結(jié)構(gòu)示意圖第 6 題（8 分）mn2離子是 kmno

8、4溶液氧化h2c2o4的催化劑。 有人提出該反應(yīng)的歷程為：mn （）iimnmn （）iimnmn（）iimnmn （）242ocmn(c2o4)n32nmn2co2 請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì) 2 個(gè)實(shí)驗(yàn)方案來(lái)驗(yàn)證這個(gè)歷程是可信的（無(wú)須給出實(shí)驗(yàn)裝置，無(wú)須指出選用的具體試劑，只需給出設(shè)計(jì)思想）。a bc，c 軸向上第 3 頁(yè) 共 8 頁(yè)第 7 題（10 分）某不活潑金屬x 在氯氣中燃燒的產(chǎn)物y 溶于鹽酸得黃色溶液，蒸發(fā)結(jié)晶，得到黃色晶體z，其中x 的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為50。在 500ml 濃度為 0.10mol/l 的 y 水溶液中投入鋅片，反應(yīng)結(jié)束時(shí)固體的質(zhì)量比反應(yīng)前增加4.95g。x 是；y 是；z 是。推理過(guò)程如下

9、：第 8 題（11 分）新藥麥米諾的合成路線(xiàn)如下：81 確定 b、c、d 的結(jié)構(gòu)式（填入方框） 。82 給出 b 和 c 的系統(tǒng)命名：b 為；c 為：。83 ch3sh 在常溫常壓下的物理狀態(tài)最可能是（填氣或液或固） ，作出以上判斷的理由是：第 9 題（10 分）1997 年 bhc 公司因改進(jìn)常用藥布洛芬的合成路線(xiàn)獲得美國(guó)綠色化學(xué)挑戰(zhàn)獎(jiǎng)：舊合成路線(xiàn)：新合成路線(xiàn)：第 4 頁(yè) 共 8 頁(yè)91 寫(xiě)出 a、b、c、d 的結(jié)構(gòu)式（填入方框內(nèi)）。92 布洛芬的系統(tǒng)命名為：。第 10 題（5 分）最近有人用一種稱(chēng)為“超酸”的化合物h(cb11h6cl6) 和 c60反應(yīng)，使c60獲得一個(gè)質(zhì)子，得到一種新型

10、離于化合物hc60cb11h6cl6?；卮鹑缦聠?wèn)題：101 以上反應(yīng)看起來(lái)很陌生，但反應(yīng)類(lèi)型上卻可以跟中學(xué)化學(xué)課本中的一個(gè)化學(xué)反應(yīng)相比擬，后者是：。102 上述陰離子 cb11h6cl6的結(jié)構(gòu)可以跟圖101 的硼二十面體相比擬，也是一個(gè)閉合的納米籠，而且，cb11h6cl6離子有如下結(jié)構(gòu)特征：它有一根軸穿過(guò)籠心，依據(jù)這根軸旋轉(zhuǎn) 360 /5 的度數(shù)，不能察覺(jué)是否旋轉(zhuǎn)過(guò)。請(qǐng)?jiān)趫D101 右邊的圖上添加原子（用元素符號(hào)表示）和短線(xiàn)（表示化學(xué)鍵）畫(huà)出上述陰離子。圖 101 第 11 題（10 分）研究離子晶體，常考察以一個(gè)離子為中心時(shí)，其周?chē)煌嚯x的離子對(duì)它的吸引或排斥的靜電作用力。設(shè)氯化鈉晶體中鈉

11、離子跟離它最近的氯離子之間的距離為d，以鈉離子為中心，則：111 第二層離子有個(gè)，離中心離子的距離為d，它們是離子。112 已知在晶體中na離子的半徑為116pm，cl離子的半徑為167pm，它們?cè)诰w中是緊密接觸的。求離子占據(jù)整個(gè)晶體空間的百分?jǐn)?shù)。第 5 頁(yè) 共 8 頁(yè)113 納米材料的表面原子占總原子數(shù)的比例極大，這是它的許多特殊性質(zhì)的原因，假設(shè)某氯化鈉納米顆粒的大小和形狀恰等于氯化鈉晶胞的大小和形狀，求這種納米顆粒的表面原子占總原子數(shù)的百分比。114 假設(shè)某氯化鈉顆粒形狀為立方體，邊長(zhǎng)為氯化鈉晶胞邊長(zhǎng)的10 倍，試估算表面原子占總原子數(shù)的百分比。第 12 題（11 分）設(shè)計(jì)出燃料電池使汽

12、油氧化直接產(chǎn)生電流是對(duì)世紀(jì)最富有挑戰(zhàn)性的課題之一。最近有人制造了一種燃料電池，一個(gè)電極通入空氣，另一電極通入汽油蒸氣，電池的電解質(zhì)是摻雜了y2o3的 zro2晶體，它在高溫下能傳導(dǎo)o2離子?；卮鹑缦聠?wèn)題：121 以丁烷代表汽油，這個(gè)電池放電時(shí)發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)的化學(xué)方程式是：122 這個(gè)電池的正極發(fā)生的反應(yīng)是：負(fù)極發(fā)生的反應(yīng)是：固體電解質(zhì)里的o2的移動(dòng)方向是：向外電路釋放電子的電極是：123 人們追求燃料電池氧化汽油而不在內(nèi)燃機(jī)里燃燒汽油產(chǎn)生動(dòng)力的主要原因是：124 你認(rèn)為在zro2晶體里摻雜y2o3用 y3代替晶體里部分的zr4對(duì)提高固體電解質(zhì)的導(dǎo)電能力會(huì)起什么作用？其可能的原因是什么？答：12

13、5 汽油燃料電池最大的障礙是氧化反應(yīng)不完全產(chǎn)生堵塞電極的氣體通道，有人估計(jì)，完全避免這種副反應(yīng)至少還需10 年時(shí)間，正是新一代化學(xué)家的歷史使命。第 13 題 （10 分） 溴酸鉀測(cè)定苯酚純度的步驟如下：稱(chēng)取含苯酚0.6000 g 的試樣溶于2000ml 0.1250mol/l kbro3溶液（該溶液含過(guò)量的kbr ） ，加酸酸化。 放置，待反應(yīng)完全后加入ki ，而后用 0.1050mol/l na2s2o3溶液滴定生成的碘，滴定終點(diǎn)為20.00ml。計(jì)算試樣中苯酚的質(zhì)最分?jǐn)?shù)。第 6 頁(yè) 共 8 頁(yè)2001 年全國(guó)高中學(xué)生化學(xué)競(jìng)賽試題答案、評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)和注釋第 1 題（4 分）clo和 cl。 （各

14、 1 分）酸性（ 1 分）clo cl2h+cl2h2o。 （1分）（注：不寫(xiě)離子方程式或不配平不得分。）第 2 題（ 2 分）14c 不加權(quán)不會(huì)影響計(jì)算結(jié)果的有效數(shù)字，因其豐度太低了。（2 分）（注：涉及有效數(shù)字的任何表述均得滿(mǎn)分，未涉及有效數(shù)字的不得分，如答：放射性元素不應(yīng)加權(quán)求取相對(duì)原子質(zhì)量之類(lèi)。）第 3 題（ 4 分）hhhh（注：平面投影圖也按滿(mǎn)分計(jì)。）參考圖形：第 4 題（ 10 分） 4-1 c6f5xef2+bf4（1 分）4-2 分子中有cxe 鍵。 （2 分） （答：“分子中存在氙和有機(jī)基團(tuán)”得1 分）4-3 xef4 + c6f5bf2 = c6f5xef2+bf4（1

15、分） （注：用“”代替“=”不扣分；離子加方括號(hào)得分相同；畫(huà)出五氟代苯基結(jié)構(gòu)不加分）。4-4 5c6f5xef2bf42i2 4if55xe5c6f5bf2（2 分）（注：不配平不得分）4-5（4 分） （注：4-5 的答案需應(yīng)用初賽基本要求規(guī)定的vsepr 模型才能得出。 只要正確表述出四方錐體都得滿(mǎn)分，表述形式不限。 ）第 5 題（ 5 分） 5-1 mgb2（2 分） （注：給出最簡(jiǎn)式才得分）或a = b c，c 軸向上（ 3 分）5-2 （注：任何能準(zhǔn)確表達(dá)出mg b 12 的晶胞都得滿(mǎn)分，但所取晶胞應(yīng)滿(mǎn)足晶胞是晶體微觀空間基本平移單位的定義，例如晶胞的頂角應(yīng)完全相同等。）第 6 題（

16、 8 分） 1對(duì)比實(shí)驗(yàn)：其一的草酸溶液中加mn2+離子，另一不加。在滴加kmno4溶液時(shí)，加mn2+者反應(yīng)速率快。 （4 分）2 尋找一種試劑能與mn(vi) 、 mn(iv) 或 mn(iii) 生成配合物或難溶物；加入這種試劑，反應(yīng)速率變慢。 （4 分）（注：表述形式不限。其他設(shè)計(jì)思想也可以，只要有道理都可得分。）第 7 題（ 10 分）x 是 au（2 分） ；y 是 aucl3（2 分） ； z 是 haucl43h2o（ 2 分）要點(diǎn) 1：x 為不活潑金屬,設(shè)為一種重金屬, 但熟悉的金屬或者其氯化物與鋅的置換反應(yīng)得到的產(chǎn)物的質(zhì)量太小,或者其水溶液顏色不合題意, 均不合適 , 經(jīng)諸如此

17、類(lèi)的排他法假設(shè)x為金，由此y=aucl3，則置換反應(yīng)的計(jì)算結(jié)果為：2aucl3 3zn3zncl22au 反應(yīng)得到au 的質(zhì)量 0.100mol/l 0.500l197g/mol 9.85g 反應(yīng)消耗zn 的質(zhì)量 0.100mol/l 0.500l 65.39g/mol3/24.90g ifffff第 7 頁(yè) 共 8 頁(yè)反應(yīng)后得到的固體質(zhì)量增重：9.85g4.90g4.95g (2 分) 要點(diǎn) 2：由 aucl3溶于鹽酸得到的黃色晶體中au 的含量占50%, 而 aucl3中 au 的含量達(dá)65%, 可見(jiàn) z 不是 aucl3, 假設(shè)為配合物haucl4, 含 au 58%, 仍大于 50%,

18、 故假設(shè)它是水合物 , 則可求得： haucl43h2o 的摩爾質(zhì)量為393.8 其中 au 的含量為197/39450%。(2 分) 其他推理過(guò)程，只要合理，也得滿(mǎn)分。第 8 題（ 11 分）8-1b：c：d：(各 2分 ,共 6 分) 8-2 b 為 3-硫甲基 -1，2-環(huán)氧丙烷或甲基-2，3 環(huán)氧丙基硫醚；c 為： 2-羥基 -3-硫甲基 -丙肼或 1-硫甲基 -3-肼基 -2-丙醇（各 2 分，共 4 分）8-3 氣， h2o 和 ch3oh 為液態(tài)主要是由于存在分子間氫鍵, h2s 無(wú)氫鍵而呈氣態(tài), ch3sh也無(wú)氫鍵 , 故也可能也是氣態(tài)。 （1 分）(其他理由只要合理均得滿(mǎn)分。

19、注:其沸點(diǎn)僅6oc; 常識(shí): 它是燃?xì)獾奶砦秳? 其惡臭可導(dǎo)致燃?xì)庑孤兜木X(jué)。本題的答案可用倒推法得出，只需有取代、縮合等概念而無(wú)須預(yù)先具備本題涉及的具體反應(yīng)的知識(shí))。第 9 題（10 分） 9-1 a、b、c、d、的結(jié)構(gòu)式（填入方框內(nèi)）。(各 2 分；共 8 分。不標(biāo)出非甲基碳上的 h 不扣分。注：本題除第1 個(gè)反應(yīng)外，其他反應(yīng)可用倒推法得出答案。) 9-2 布洛芬系統(tǒng)命名：2-對(duì) -異丁苯基 -丙酸或 2-4 -(3 -甲基丙基 )-苯基 -丙酸 (2 分) 第 10 題（ 5 分） nh3+hcl = nh4cl (2分) (注:答其他非質(zhì)子轉(zhuǎn)移的任何“化合反應(yīng)” 得 1 分 )。 （3

20、分） 參考圖形：（注：硼上氫氯互換如參考圖形仍按正確論，但上下的c、b 分別連接h和 cl，不允許互換。 ）第 11 題（10 分）12，d2 ，鈉 (各 1分，總 3 分) 11-2 晶胞體積v2(116pm167pm)3181106pm3 離子體積v 4x (4/3) (116pm)34x (4/3) (167pm)3104106 pm3v/v 57.5% （1 分） （有效數(shù)字錯(cuò)誤扣1 分,v 和 v 的計(jì)算結(jié)果可取4 位，其中最后 1 位為保留數(shù)字，不扣分。）11-3 表面原子為8(頂角 )6(面心 ) 12(棱中心 )26 總原子數(shù)為8(頂角 )6(面心 )12(棱中心 )+1(體心

21、 )27 表面原子占總原子數(shù)26/27100%96 %（ 1 分）bbbcbbbbbbbbclclclclclhhhhhclh第 8 頁(yè) 共 8 頁(yè)注： 26 和 27 均為整數(shù)值，比值26/27 是循環(huán)小數(shù)0.962, 取多少位小數(shù)需根據(jù)實(shí)際應(yīng)用而定, 本題未明確應(yīng)用場(chǎng)合，無(wú)論應(yīng)試者給出多少位數(shù)字都應(yīng)按正確結(jié)果論。11-4 計(jì)算分兩個(gè)步驟：步驟一：計(jì)算表面原子數(shù)?？捎胣2、3 的晶胞聚合體建立模型，得出計(jì)算公式，用以計(jì)算 n10。例如，計(jì)算公式為：8 (n1)12n12 (n1)26n2x6(n1)n26 頂角棱上棱交點(diǎn)棱上棱心面上棱交點(diǎn)面上面心面上棱心n10，表面原子總數(shù)為2402 （2 分）步驟二：計(jì)算晶胞聚合體總原子數(shù)：n3 88 7/8(n1)123/4n123/4(n1)26/2n26/2(n1)n26/2 80007 81 90 243 300 540 9261 （2 分）表面原子占總原子數(shù)的百分?jǐn)?shù)：(2402/9261) 100%26% （1 分）（總 5 分）（注：本題計(jì)算較復(fù)雜，若應(yīng)試者用其他方法估算得出的數(shù)值在26% 左右 2 個(gè)百分點(diǎn)以?xún)?nèi)可得 3 分，3 個(gè)