2001年全國(guó)高中學(xué)生化學(xué)競(jìng)賽初賽試題及答案

1、2001年全國(guó)高中學(xué)生化學(xué)競(jìng)賽試題（答案附后）第 1 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 2 題（2 2 分）目然界中，碳除了有 2 2 種穩(wěn)定同位素1212C C 和1313C C 外，還有一種半衰期很長(zhǎng) 的 放 射 性 同 位 素1 41 4C ,C , 豐 度 也 十 分 穩(wěn) 定

2、， 如 下 表 所 示 （ 注 ： 數(shù) 據(jù) 后 括 號(hào) 里 的 數(shù) 字 是 最二任語(yǔ)亦14-14-r-rr-r| |*：一一0，一，、舟-位或兩位的精確度，1414C C 只提供了大氣豐度，地殼中的含量小于表中數(shù)據(jù)）：試問(wèn)：為什么通常碳的相對(duì)同位素相對(duì)原子質(zhì)量地殼豐度（原子分?jǐn)?shù)）12C12(整數(shù))0.9893(8)13C13.003354826(17)0.0107(8)14C14.003241982(27)1.2X1016(大氣中)原子質(zhì)量只是其穩(wěn)定同位素的加權(quán)平均值而不將1414C C也加入取平均值?第 3 題（4 分）最近報(bào)道在100100c 的低溫下合成了化合物 X,X,元素分析得出其分

3、子式為 C C5 5H H4,4,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，而碳的化學(xué)環(huán)境卻有 2 2 種，而且，分子中既有 C-CC-C 單鍵，又有 C=CC=C 雙鍵。溫度升高將迅速分解。X X 的結(jié)構(gòu)式是：第 4 題（1010 分）去年報(bào)道，在55c55c 令 XeFXeF4 4（A A）和 C C6 6F F5 5BFBF2 2（B B）化合，得一離子化合物（C C）, ,測(cè)得 XeXe 的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 31%,31%,陰離子為四氟硼酸根離子，陽(yáng)離子結(jié)構(gòu)中有 B B 的苯環(huán)。C C 是首例有機(jī)氤（IVIV）化合物，20c20c 以下穩(wěn)定。C C 為強(qiáng)氟化劑和強(qiáng)氧化劑，如與

4、碘反應(yīng)得到五氟化碘，放出氤，同時(shí)得到 BoBo4-4-1 1 寫(xiě)出 C C 的化學(xué)式，正負(fù)離子應(yīng)分開(kāi)寫(xiě)。答：4-24-2 根據(jù)什么結(jié)構(gòu)特征把 C C 歸為有機(jī)氤比合物？答：4 43 3 寫(xiě)出 C C 的合成反應(yīng)方程式。答：4 44 4 寫(xiě)出 C C 和碘的反應(yīng)。答：4-4-5 5 畫(huà)出五氟化碘分子的立體結(jié)構(gòu)：第 5 5 題（5 5 分）今年 3 3 月發(fā)現(xiàn)硼化鎂在 39K39K 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 5-5-1 1 是該晶體微觀空間中取出的部分原子沿 C C 軸方向的投影，白球是鎂原子

5、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。5-15-1 由圖 5 51 1 可確定硼化鎂的化學(xué)式為：。5-25-2 在圖 5 51 1 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）。a=bwc,c 軸向上圖 5 51 1 硼化鎂的晶體結(jié)構(gòu)示意圖第 6 6 題（8 8 分）MnMn”離子是 KMnOKMnO4 4溶液氧化 H H2 2c c2 2。4 4的催化劑。有人提出該反應(yīng)的歷程為：/、MnII,、MnII,、MnII,、CzOj-MnMn（W W）LLLLMnMn（VIVI）LLL

6、LMnMn（IVIV）LLLLMnMn（m m）s sMnMn（C C2 2O O4 4）n n32n32nM MMnMn2 2+CO+CO2 2請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì) 2 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）。第 7 題（1010 分）某不活潑金屬 X X 在氯氣中燃燒的產(chǎn)物 Y Y 溶于鹽酸得黃色溶液，蒸發(fā)結(jié)晶，得到黃色晶體 Z,Z,其中 X X 的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 50%50%。在 500mL500mL 濃度為 0.10mol/L0.10mol/L 的 Y 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 4.95g4.95g。X X 是; ;

7、Y Y 是; ;Z Z 是。推理過(guò)程如下：第 8 題（1111 分）新藥麥米諾的合成路線如下：8-8-1 1 確定 B B、C C、D D 的結(jié)構(gòu)式（填入方框）。8 82 2 給出 B B 和 C C 的系統(tǒng)命名：B B 為;C 為：。8-3CH8-3CH3 3SHSH 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（1010 分）19971997 年 BHCBHC 公司因改進(jìn)常用藥布洛芬的合成路線獲得美國(guó)綠色化學(xué)挑戰(zhàn)獎(jiǎng)：舊合成路線：新合成路線：9-9-1 1 寫(xiě)出 A A、B B、C C、D D 的結(jié)構(gòu)式（填入方框內(nèi)）。9 92 2 布洛芬的系統(tǒng)命名為：。第

8、 10 題（5 分）最近有人用一種稱(chēng)為“超酸”的化合物 H H（CBCB1111H H6 6clcl6 6）和 C C6060反應(yīng)，使C C6060獲得一個(gè)質(zhì)子，得到一種新型離于化合物HCHC6060CBCB1111H H6 6CLCL6 6 回答如下問(wèn)題：10-10-1 1 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：11-11- 2 2 上述陰離子CBCBIIIIH H6 6C1C16 6 一的結(jié)構(gòu)可以跟圖12-12-1 1 的硼二十面體相比擬，也是一個(gè)閉合的納米籠，而且，CBCB1111H H6 6c c1 166離子有如下結(jié)構(gòu)特征：它有一根軸穿

9、過(guò)籠心，依據(jù)這根軸旋轉(zhuǎn) 360/5360/5 的度數(shù)，不能察覺(jué)是否旋轉(zhuǎn)過(guò)。請(qǐng)?jiān)趫D 10-110-1 右邊的圖上添加原子（用元素符號(hào)表示）和短線（表示化學(xué)鍵）畫(huà)出上述陰離子。第 11 題（1010 分）研究離子晶體，?？疾煲砸粋€(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)氯化鈉晶體中鈉離子跟離它最近的氯離子之間的距離為 d,d,以鈉離子為中心，則：11111 1 第二層離子有個(gè)，離中心離子的距離為 d,d,它們是離子。11112 2 已知在晶體中 NaNa 小離子的半徑為 116pm,C116pm,C離子的半徑為 167pm167pm，它們?cè)诰w中是緊密接觸的。求離子占據(jù)整

10、個(gè)晶體空間的百分?jǐn)?shù)。11-311-3 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。11-411-4 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 1010 倍，試估算表面原子占總原子數(shù)的百分比。第 12 題（1111 分）設(shè)計(jì)出燃料電池使汽油氧化直接產(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 Y Y2 2O O3 3的 ZrOZrO2 2晶體，它在高溫下能傳導(dǎo) 0 02

11、2一離子?；卮鹑缦聠?wèn)題：12121 1 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：12122 2 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 0 02 2一的移動(dòng)方向是：向外電路釋放電子的電極是：12-12-3 3 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：12124 4 你認(rèn)為在 ZrOZrO2 2晶體里摻雜 Y Y2 2O O3 3用 Y Y3 3+代替晶體里部分的 Zr0Zr0 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：12-512-5 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

12、計(jì)，完全避免這種副反應(yīng)至少還需 1010 年時(shí)間，正是新一代化學(xué)家的歷史使命。第 13 題（1010 分）澳酸鉀測(cè)定苯酚純度的步驟如下：稱(chēng)取含苯酚 0.6000g0.6000g 的試樣溶于2000mL0.1250mol/LKBrO2000mL0.1250mol/LKBrO3 3溶液（該溶液含過(guò)量的 KBrKBr）,加酸酸化。放置，待反應(yīng)完全后加入 KI,KI,而后用 0.1050mol/LNa0.1050mol/LNa2 2s s2 2O O3 3溶液滴定生成的碘，滴定終點(diǎn)為 20.00mL20.00mL。計(jì)算試樣中苯酚的質(zhì)最分?jǐn)?shù)?！緟⒖即鸢浮康?1 題（4 分）ClO和 Clo（各 1 分）

13、酸性（1 分）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，分）ClO+Cl+2H+=CI2+H2Qo（1因其豐度太低了。（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）（注：平面投影圖也按滿(mǎn)分計(jì)。）第 4 題（10 分）4-1C6F5XeF2+BF4（1 分）4-2 分子中有CXe 鍵。（2 分）（答：“分子中存在氤和有機(jī)基團(tuán)”得4-3XeF4+C6F5BF2=C6F5XeF2+BF4（1 分）（注：用代替“二”括號(hào)得分相同；畫(huà)出五氟代苯基結(jié)構(gòu)不加分）。

14、1 分）不扣分；離子加方4-45c6F5XeF2+BFj+2l2=4IF5+5Xe+5C6F5BF2（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）5-1MgB2（2 分）（注：給出最簡(jiǎn)式才得分）5-2（注：任何能準(zhǔn)確表達(dá)出 Mg：B=1：2 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（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)，力口 Mn2+

15、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 HAuCl43 也。（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+3Zn=3

16、ZnCl2+2Au; 反 應(yīng) 得 到Au的 質(zhì) 量=0.100mol/LX0.500LX197g/mol=9.85g； 反應(yīng)消耗 Zn 的質(zhì)量=0.100mol/Lx0.500LX65.39g/molX3/2=4.90g;反應(yīng)后得到的固體質(zhì)量增重：9.85g4.90g=4.95g（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Au58%,仍大于50%,故假設(shè)它是水合物， 則可求得： HAuCl4-3H2O的摩爾質(zhì)量為393.8其中 Au 的含量為 197/394=50%。（2 分）其

17、他推理過(guò)程，只要合理，也得滿(mǎn)分。8-2B 為 3-硫甲基-1,2-環(huán)氧丙烷或甲基-2,3 環(huán)氧丙基硫醛；C 為：2-羥基-3-硫甲基-丙腫或 1-硫甲基-3-腫基-2-丙醇（各 2 分，共 4 分）8-3 氣，H2O 和 CH30H 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。注：其沸點(diǎn)僅 6oC;常識(shí)：它是燃?xì)獾奶砦秳?，其惡臭可?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 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

18、名：2-又-異丁苯基卜丙酸或 2-4-（3-甲基丙基）-苯基卜丙酸（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 分）參考圖形略。（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,逸，鈉（各 1 分，總 3 分）11-2 晶胞體積 V=2x（116pm+167pm） 3=181x106pm3離子體積 v=4x （4/3） u （116pm） +4x （4/3） 兀 （167prm）=104X106pm3v/V=57.5%（1 分）（有效數(shù)字

19、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）=27;表面原子占總原子數(shù) 26/27X100%=96%（1 分）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)。可用 n=2、3 的晶胞聚合體建立模型，得出計(jì)算公式，用以計(jì)算 n=10o例如，計(jì)算公式為：8+

20、（n1）X12+nx12+（n1）2x6+n2x6+（n1）xnx2X6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a=bwc,c 軸向上（3 分）的結(jié)構(gòu)式（填入方框內(nèi)）。（各 2 分；共 8 分。不標(biāo)出非甲基碳上的第 8 題（11 分）第 9 題（10 分）9-1A、H 不扣分。注：本題除n=10,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)：n3X8+8X7/8+（n1）X12X3/4+nX12x3/4+（n1）2X6/2+n2x6/2+（n-1）XnX2X6/2=8000+7+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）00%=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)百分點(diǎn)以?xún)?nèi)可得 2 分，其估算公式可不同于標(biāo)