全國高中化學競賽試題

1、中國化學會第26屆全國高中學生化學競賽（省級賽區(qū)）試卷2012年9月2日第1題（7分）1-1 向硫酸鋅水溶液中滴加適當濃度的氨水至過量，發(fā)生兩步主要反應(yīng)。簡述實驗現(xiàn)象并寫出兩步主要反應(yīng)的離子方程式。1-2 化合物Cu(Pydc)(amp) 3H2O的組成為C11H14CuN4O7，熱重分析曲線表明，該化合物受熱分解發(fā)生兩步失重，第一個失重峰在200250，失重的質(zhì)量分數(shù)為15.2%。第二個失重峰在400500，失重后的固態(tài)殘渣質(zhì)量為原化合物質(zhì)量的20.0%。Pydc和amp是含有芳環(huán)的有機配體。通過計算回答：（1）第一步失重失去的組分。（2）第二步失重后的固態(tài)殘渣是什么，解釋理由。第2題（7分

2、）A和X是兩種常見的非金屬元素，其核外電子數(shù)之和為22，價電子數(shù)之和為10。在一定條件下可生成AX、AX3（常見的Lewis酸）、A2X4和A4X4，反應(yīng)如下：A(s) + 3/2X2(g) AX3(g)AX3(g) -Hg, 放電 AX(g) +2X(g)2Hg +2X(g) Hg2X2(g)AX(g) +AX3(g) A2X4(g)4 AX(g) A4X4(s)2-1 指出A和X各是什么元素。2-2 A4X4具有4個三重旋轉(zhuǎn)軸，每個A原子周圍都有4個原子，畫出A4X4的結(jié)構(gòu)示意圖。2-3 寫出AX3與CH3MgBr按計量數(shù)比為13反應(yīng)的方程式。2-4 寫出A2X4與乙醇發(fā)生醇解反應(yīng)的方程式

3、。第3題（10分）CuSO4溶液與K2C2O4溶液反應(yīng)，得到一種藍色晶體。通過下述實驗確定該晶體的組成：(a)稱取0.2073g樣品，放入錐形瓶，加入40mL2molL-1的H2SO4，微熱使樣品溶解，加入30mL水，加熱近沸，用0.02054 molL-1KMnO4溶液滴定至終點，消耗24.18mL。(b)接著將溶液充分加熱，使淺紫紅色變?yōu)樗{色，冷卻后加入2gKI固體和適量Na2CO3，溶液變?yōu)樽厣⑸沙恋?。?.04826molL-1的Na2S2O3溶液滴定，近終點時加入淀粉指示劑，至終點，消耗12.69mL。3-1 寫出步驟a中滴定反應(yīng)的方程式。3-2 寫出步驟b中溶液由淡紫色變?yōu)樗{色

4、的過程中所發(fā)生反應(yīng)的方程式。3-3 用反應(yīng)方程式表達KI在步驟b 中的作用：寫出Na2S2O3滴定反應(yīng)的方程式。3-4 通過計算寫出藍色晶體的化學式（原子數(shù)取整數(shù)）。第4題（5分）1976年中子衍射實驗證實：trans-Co(en)2Cl22ClHCl2H2O晶體中只存在3種含鈷的A+和Cl-。X+中所有原子共面，有對稱中心和3個相互垂直的鏡面。注：en是乙二胺的縮寫符號。4-1 畫出A+及其立體異構(gòu)體的結(jié)構(gòu)簡圖。4-2 畫出X+的結(jié)構(gòu)圖。第5題（8分）從尿素和草酸的水溶液中得到一種超分子晶體。X射線衍射實驗表明，該晶體屬于單斜晶系，晶胞參數(shù)a=505.8pm，b=1240pm，c=696.4

5、pm，=98.13。晶體中兩種分子通過氫鍵形成二維分子結(jié)構(gòu)，晶體密度D=1.614gcm-3。5-1 推求晶體中草酸分子和尿素分子的比例。5-2 畫出一個化學單位的結(jié)構(gòu)，示出其中的氫鍵。第6題（6分）2,3-吡啶二羧酸，俗稱喹啉酸，是一種中樞神經(jīng)毒素，阿爾茲海默癥、帕金森癥等都與它有關(guān)。常溫下喹啉酸呈固態(tài)，在185190下釋放CO2轉(zhuǎn)化為煙酸。6-1 晶體中，喹啉酸采取能量最低的構(gòu)型，畫出此構(gòu)型（碳原子上的氫原子以及孤對電子可不畫）。6-2 喹啉酸在水溶液中的pKa1=2.41，寫出其一級電離的方程式（共軛酸堿用結(jié)構(gòu)簡式表示）。6-3 畫出煙酸的結(jié)構(gòu)。第7題（10分）硼的總濃度0.4molmo

6、l-1的硼酸及其鹽的水溶液中不僅存在四硼酸根離子B4還存在電荷為-1的五硼酸根離子以及電荷為-1和-2的兩種三硼酸根離子。這些多硼酸根離子和B(OH)4-縮合而成，結(jié)構(gòu)中硼原子以B-O-B的方式連接成環(huán)。7-1 上述五硼酸根離子中，所有三配位硼原子的化學環(huán)境完全相同，畫出其結(jié)構(gòu)示意圖（不畫孤對電子，羥基用-OH表達）7-2 右圖示出硼酸-硼酸鹽體系在硼的總濃度為0.4 molmol-1時，其存在形式與pH的關(guān)系。1、2、3、4分別為4種多硼酸根離子存在的區(qū)域。推出1、2、3、4分別對應(yīng)的多硼酸根離子的化學式。注：以B4O5(OH)42-為范例，書寫其他3種多硼酸根離子的化學式；形成這些物種的縮

7、合反應(yīng)速率幾乎相同，其排列順序不受反應(yīng)速率制約；本體系中縮合反應(yīng)不改變硼原子的配位數(shù)。第8題（16分）右圖示出在碳酸-碳酸鹽體系（CO32-的分析濃度為1.010-2 molL-1）中，鈾的存在物種及相關(guān)電極電勢隨pH的變化關(guān)系（E-pH圖，以標準氫電極為參比電極）。作為比較，虛線示出H+/H2和O2/H2O兩電對的E-pH關(guān)系。8-1 計算在pH分別為4.0和6.0的條件下碳酸-碳酸鹽體系中主要物種的濃度。H2CO3：Ka1=4.510-7，Ka2=4.710-118-2 圖中a和b分別是pH=4.4和6.1的兩條直線，分別寫出與a和b相對應(yīng)的軸的物種發(fā)生轉(zhuǎn)化的方程式。8-3 分別寫出與直線

8、c和d 相對應(yīng)的電極反應(yīng)，說明其斜率為正或負的原因。8-4 在pH=4.0的緩沖體系中加入UCl3，寫出反應(yīng)方程式。8-5 在pH=8.012之間，體系中UO2(CO3)34-和U4O9(s)能否共存？說明理由；UO2(CO3)34-和UO2(s)能否共存？說明理由。第9題（12分）Knoevenagel反應(yīng)是一類有用的縮合反應(yīng)。如下圖所示，丙二酸二乙酯與苯甲醛在六氫吡啶催化下生成2-苯亞甲基丙二酸二乙酯。9-1 指出該反應(yīng)中的親核試劑。9-2 簡述催化劑六氫吡啶在反應(yīng)中的具體作用。9-3 化合物A是合成抗痙攣藥物D(gabapentin)的前體。根據(jù)上述反應(yīng)式，寫出合成A的2個起始原料的結(jié)構(gòu)簡式。 9-4 畫出由A制備D過程中中間體B、C和產(chǎn)物D的結(jié)構(gòu)簡式。第10題（6分）辣椒的味道主要來自辣椒素類化合物。辣椒素F的合成路線如下：畫出化合物A、B、C、D、E和F的結(jié)構(gòu)簡式。第11題（12分）11-1 烯烴羥汞化反應(yīng)的過程與烯烴的溴化相似?，F(xiàn)有如下兩個反應(yīng)：4-戊烯-1-