全國高中生化學(xué)競賽決賽試題及答案

1、全國高中學(xué)生化學(xué)競賽冬令營理論試題競賽時間4小時.遲到超過30分鐘者不能進(jìn)考場.開始測試后1小時內(nèi)不得離場.時間到,把試卷反面朝上放在桌面上,立即起立撤離考場.試卷裝訂成冊,不得拆散.所有解答必須寫在答卷紙的指定地方方框內(nèi),不得用鉛筆填寫,寫在其他地方的應(yīng)答一律無效.使用指定的草稿紙.不得持有任何其他紙張.把營號寫在所有試卷包括草稿紙右上角處,不寫姓名和所屬學(xué)校,否那么按廢卷論.允許使用非編程計算器、直尺、橡皮等文具,但不得帶文具盒進(jìn)入考場.H1.008相對原子質(zhì)量He4.003Li6.941Be9.012B10.81C12.01N14.01016.00F19.0CNe20.18Na22.99

2、Mg24.31Al26.98Si28.09P30.97S32.07Cl35.45Ar39.95K39.10Ca40.08Sc44.96Ti47.88V50.94Cr52.00Mn54.94Fe55.85Co58.93Ni58.69Cu63.55Zn63.39Ga69.72Ge72.61As74.92Se78.96Br79.90Kr83.80Rb85.47Sr87.62Y88.91Zr91.22Nb92.91Mo95.94Tc98Ru101.1Rh102.9Pd106.4Ag107.9Cd112.4In114.8Sn118.7Sb121.8Te127.6I126.9Xe131.3Cs132.9B

3、a137.3La-LuHf178.5Ta180.9W183.8Re186.2Os,190.2Ir192.2Pt195.1Au197.0Hg200.6Tl204.4Pb207.2Bi209.0Po210At210Rn222Fr223Ra226Ac-La第1題綠磯化學(xué)式FeS047H2.是硫酸法生產(chǎn)鈦白粉的主要副產(chǎn)物,每生產(chǎn)1噸鈦白粉,副產(chǎn)4.55.0噸綠磯,目前全國每年約副產(chǎn)75萬噸,除極少量被用于制備新產(chǎn)品外,絕大局部作為廢料棄去,對環(huán)境造成污染.因此開發(fā)綜合利用綠磯的工藝,是一項很有意義的工作.某研究者提出如以下圖所示的綠色工藝流程.綠磯A放空洗滌水B-反響別離反響3燃燒別離*H20別離產(chǎn)品

4、D其中B是氯化物,C是不含氯的優(yōu)質(zhì)鉀肥,D是一種氮肥,E是紅色顏料；A、B、C、D均是鹽類,E和F是常見的化合物.該工藝實現(xiàn)了原料中各主要成分的利用率均達(dá)94%以上,可望到達(dá)綜合利用工業(yè)廢棄物和防治環(huán)境污染的雙重目的.1-1寫出A、B、C、D、E、F的化學(xué)式；1-2寫出反響1、2、3的化學(xué)方程式；1-3指出反響3需要參加DFA一種有機(jī)熔劑的理由;1-4判斷DFA是否溶于水.第2題NO是大氣的污染物之一.它催化03分解,破壞大氣臭氧層；在空氣中易被氧化為NO2,氮的氧化物參與產(chǎn)生光化學(xué)煙霧.空氣中NO最高允許含量不超過5mg/L.為此,人們一直在努力尋找高效催化劑,將NO分解為N2和.2.2-1

5、用熱力學(xué)理論判斷NO在常溫常壓下能否自發(fā)分解NO、N2和.2的解離烙分別為941.7、631.8和493.7kJ/mol.2-2有研究者用載負(fù)Cu的ZSM-5分子篩作催化劑,對NO的催化分解獲得了良好效果.實驗發(fā)現(xiàn),高溫下,當(dāng)氧分壓很小時,Cu/ZSM5催化劑對NO的催化分解為一級反響.考察催化劑活性常用如以下圖所示的固定床反響裝置.反響氣體NO由惰性載氣He帶入催化劑床層,發(fā)生催化反響.某試驗混合氣中NO的體積分?jǐn)?shù)為4.0%,混合氣流速為40cm3/min已換算成標(biāo)準(zhǔn)狀況,637K和732K時,反響20秒后,測得平均每個活性中央上NO分解的分子數(shù)分另1J為1.91和5.03.試求NO在該催化

6、劑上分解反響的活化能.NO/He催化劑2-3在上述條件下,設(shè)催化劑外表活性中央Cu+含量1.0M0-6mol,試計算NO在732K時分解反響的轉(zhuǎn)化率.2-4研究者對NO在該催化劑上的分解反響提出如下反響機(jī)理：INO+M*NOM12NOM'N2+2OM2K3.2O-M=K=O2+2M快33M表示催化劑活性中央,NO為弱吸附,NO-M濃度可忽略.試根據(jù)上述機(jī)理和M的物料平衡,推導(dǎo)反響的速率方程,并解釋當(dāng).2分壓很低時,總反響表現(xiàn)出一級反響動力學(xué)特征.第3題生物體內(nèi)重要氧化復(fù)原酶大都是金屬有機(jī)化合物,其中金屬離子不止一種價態(tài),是酶的催化性中央.研究這些酶的目的在于闡述金屬酶參與的氧化過程及其

7、電子傳遞機(jī)理,進(jìn)而實現(xiàn)這些酶的化學(xué)模擬.據(jù)最近的文獻(xiàn)報道,以Cy3P2CuO2CCH2CO2H式中Cy-為環(huán)己基的縮寫與正丁酸銅n在某惰性有機(jī)溶劑中僦氣氛下反響1小時,然后真空除去溶劑,得到淡紫色的沉淀物.該沉淀被重新溶解,真空枯燥,如此反復(fù)4次,最后在CH2cl2中重結(jié)晶,得到配合物A的純品,產(chǎn)率72%.元素分析：A含C61.90%、H9.25%、P8.16%,不含氯.紅外譜圖顯示,A中一CO2一基團(tuán)雙一CH2cl2中有3個吸收峰：1628,1576,1413cm-1,說明竣基既有單氧參與配位,又有雙氧同時參與配位；核磁共振譜還說明A含有Cy、-CH*不含-CH3基團(tuán),Cy的結(jié)合狀態(tài)與反響前

8、相同.單晶x-射線衍射數(shù)據(jù)說明有2種化學(xué)環(huán)境的Cu,且A分子呈中央對稱.相對原子質(zhì)量C:12.0,H:1.01,N:14.0,Cu：63.5,P:31.0,O:16.0.3-1寫出配合物A的化學(xué)式；3-2寫出生成配合物A的化學(xué)方程式；3-3淡紫色沉淀物被重新溶解,真空枯燥,如此反復(fù)操作屢次的目的是除去何種物質(zhì)？3-4畫出配合物A的結(jié)構(gòu)式；3-5文獻(xiàn)報道,如用Ph3P2CuO2CCH2CO2HPh-為苯基代替Cy3P2CuO2CCH2CO2H,可發(fā)生同樣反響,得到與A相似的配合物Bo但B的紅外譜圖CH2c12中u-CO2-只有2個特征吸收峰：1633和1344cm-1,說明它只有單氧參與配位.畫

9、出配合物B的結(jié)構(gòu)式.第4題固體電解質(zhì)是具有與強(qiáng)電解質(zhì)水溶液的導(dǎo)電性相當(dāng)?shù)囊活悷o機(jī)固體.這類固體通過其中的離子遷移進(jìn)行電荷傳遞,因此又稱為固體離子導(dǎo)體.固體電解質(zhì)取代液體電解質(zhì),可以做成全固態(tài)電池及其它傳感器、探測器等,在電化學(xué)、分析化學(xué)等領(lǐng)域的應(yīng)用日益廣泛.銀有“、3、和丫等多種晶型.在水溶液中Ag+與沉淀形成的是丫AgI和3-AgI的混合物,升溫至136c全變?yōu)?amp;AgI,至146c全變?yōu)閛-AgI.o-AgI是一種固體電解質(zhì),導(dǎo)電率為1.31Q1cm-1注：強(qiáng)電解質(zhì)水溶液的導(dǎo)電率為10-31Q-1cm-1.4-1丫AgI和aAgI晶體的導(dǎo)電性極差.其中丫AgI晶體屬立方晶系,其晶胞截

10、面圖如下所示.圖中實心球和空心球分別表示Ag+和I-,a為晶胞邊長.試指出丫AgI晶體的點陣型式和Ag+、各自的配位數(shù)通常的半徑為220pm,Ag+的半徑為100-150pm.4-2o-AgI晶體中,離子取體心立方堆積,Ag+填充在其空隙中.試指出a-AgI晶體的晶胞中,八面體空隙、四面體空隙各有多少？4-3為何通常Ag+離子半徑有一個變化范圍？4-4實驗發(fā)現(xiàn),o-AgI晶體中能夠遷移的全是Ag+,試分析Ag+能夠發(fā)生遷移的可能原因.4-5用一價正離子M局部取代a-AgI晶體中的Ag+離子,得通式為MAgxI-x的化合物.如RbAg4I5晶體,室溫導(dǎo)電率達(dá)0.27"cm-1.其中遷移

11、的物種仍全是Ag+.利用RbAg4I5晶體可以制成電化學(xué)氣敏傳感器,以下圖是一種測定O2含量的氣體傳感器示意圖.被分析的O2可以通過聚四氟乙烯薄膜,由電池電動勢變化可以得知.2的含量.1寫出傳感器中發(fā)生的化學(xué)反和電極反響.2為什么由電池電動勢的化可以得知O2的含量?第5題由銀74%、鉛25%、睇1%等制成的合金是一種優(yōu)良的電鍍新材料.對其中的銀的分析,可采用絡(luò)合滴定法,具體分析步驟概括如下：試樣一L沉淀A11T溶液B3T溶液CIV溶液D其中I參加HNO31:1,煮沸,再參加HCl1:9,煮沸,過濾,依次用HCl1:9和水洗滌沉淀；II參加濃氨水,過濾,用5%氨水洗滌沉淀；出參加氨水-氯化錢緩沖

12、溶液pH=10,再參加一定量的饃氧化鉀固體；IV參加紫月尿酸俊指示劑簡記為In,用乙二胺四乙酸二鈉簡寫為Na2H2丫標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定至近終點時,參加氨水10mL為了使其終點明顯,繼續(xù)滴定至溶液顏色由黃色變?yōu)樽霞t色為終點.有關(guān)數(shù)據(jù)如下：配合物AgY3一2-NiY-Ag(CN)22-Ni(CN)4+Ag(NH3)22+Ni(NH3)6lgK穩(wěn)7.3218.6221.131.37.058.74酸H4Y-H3Y2-H2YHY3-lgKa-2.0-2.67-6.16-10.265-1寫出A和D中Ag存在形體的化學(xué)式.5-2寫出第出步驟的主反響方程式和第IV步驟滴定終點時的反響方程式.5-3試樣加HNO3溶解

13、后,為什么要煮沸？參加HCl1:9后為什么還要煮沸？5-4假定溶液C中AgI的總濃度為0.010mol/L,游離NH3濃度為2mol/L,要求滴定誤差限制在0.2%以內(nèi),試計算溶液C中NiII總濃度至少為假設(shè)干？第6題癌癥又稱惡性腫瘤,治療癌癥的傳統(tǒng)方法是采用放療和化療,但這些方法對病情緩解率很如圖就是到達(dá)既攻克低.近年來,利用生物導(dǎo)彈治療癌癥已取得成功.生物導(dǎo)彈又稱靶向藥物,利用對某些組織細(xì)胞具有特殊親合力的分子作載體,將藥物定向輸送到病變部位,病魔,又到達(dá)減少副作用的目的.導(dǎo)向載體具有嚇吩環(huán)的化合物對某些組織細(xì)胞具有特殊親合力,通過對口卜吩環(huán)結(jié)構(gòu)的修飾,設(shè)計合成了可用作導(dǎo)向載體的前體R可作

14、為導(dǎo)向載體使用.A:某研究小組NHHNR=OAcHAcCH2OAc.一OOOAcA的合成路線如下:CH20HOOHHOIOH7H(CH3CO)2OOH(B)oNHCH2cl23-D-葡萄糖6-1寫出B、C和D的結(jié)構(gòu)式；6-2&D-葡萄糖結(jié)構(gòu)中的5個羥基哪個最活波？用R、S法標(biāo)記該糖中C1和C3的構(gòu)型;6-3D-半乳糖與D-葡萄糖相比,只有C4的構(gòu)型不同.寫出“-D-半乳糖的哈武斯結(jié)構(gòu)式;6-4A在堿性條件下水解后才能作為導(dǎo)向載體,試分析其原因.第7題立體結(jié)構(gòu)特殊擁擠的2,3,4,5,6-五苯基苯甲醛是合成新型紅色熒光材料的重要中間體,該中間體的合成難度較大.文獻(xiàn)報道了類似化合物的合成.

15、(A)+PhCH=CHCOOHB(i)-CO_(C)TOOOH-化合物(A)可由以下反響制?。篜h-C-CPh+(E)一A(A)某研究者根據(jù)相關(guān)文獻(xiàn)資料,從易得的肉桂醛(F)出發(fā),設(shè)計合成了2,3,4,5,6-五苯基苯甲醛,反響路線如下：Ph-CH=CHPh+CH2OHH20Hp-TsOH(A)C6H6回流(G)JH)(1)-CO(2)-H2/dnsoTCQ以上各式中p-TsOH、DMSO和TCQ分別表示對甲基苯磺酸、二甲亞碉和四氯苯醍.7-1寫出A的分子式；7-2寫出上述反響中A、C、E、G、H、kJ的結(jié)構(gòu)式；7-3寫出化合物A和E的名稱；7-4指出合成C和合成A的反響類型；7-5由F合成G

16、的目的是什么？p-TsOH起什么作用？為什么不能用枯燥氯化氫代替p-TsOH?(注：該題推導(dǎo)A的結(jié)構(gòu)式的提示裝在密封的信封里,如翻開信封,或不隨試卷一同上交未開啟的信封,那么要扣除4分,但2-4問得分不夠4分時,不倒扣分.)化學(xué)競賽(冬令營)理論試題答案第1題1-1A:NH4HCO3或(NH4)2CO3B:KClC:K2SO4D:NH4ClE:F&O3F;CO21-2反響(1)：(m+n)FeS04+2(m+n)NH4HCO3=Fem+n(OH)2n(C03)mJ+(m+n)(Nhk)2SO4+(2n+m)CO2T+mHONH4HCO3寫成(NH4)2CO3,Fem+n(OH)2n(C

17、03)m寫成Fe2(OH)4-2m(CO3)m,Fe2(OH)2CO3Fe2(0H)2FeCO3且配平的也得分.反響(2)：2Fem+n(OH)2n(C03)m+咿.2+3(m+n)H2O=2(m+n)Fe(0H)3,+2mC0T對于Fem+n(OH)2n(C03)m的其它表達(dá)式,平分原那么同上.DFA反響(3):(NH4)2SO4+2KClK2SO4J+2NHCl1-3降低K2SO4的溶解度,使之結(jié)晶析出,促使平衡向右移動.1-4能溶于水.2-1NO(g),gN2(g)1O2：rHm：631.8(-941.7-493.7)=-85.9kJ/molsm%0(反響前后氣體的總分子數(shù)沒變化)ArG

18、m=ArHm.TArSm定ArH?=-85.9kJ/mol<0,自發(fā)進(jìn)行2-2r(673K)/r(723K)=k(673K)/k(723K)k723Ea,723.673.8.31J/(m.1K)673K723K5.03lnGT?r(723-673)Ea-5ok1n詢-78kJ/m°W敗數(shù)子車日,扣分)2-3每分鐘通過催化劑的NO的物質(zhì)的量：no=-4040%-=7.1M0-5mo122400cm/mol每分鐘分解的NO的物質(zhì)的量：nr=101x5.031.010-6mol=1.510-5mo15一轉(zhuǎn)化率：y=75紫mo/m：父100%=21%有效數(shù)字錯,扣0.5分7.0moi/

19、imin2-4由反響機(jī)理1:r=dCNO/dt=k1cnocm(1)由M的物料平衡：c=CM+COM+CNOMMC+COM(2)由反響機(jī)理2CO2CM=2Cojm12cCO2CMCOJM=L(3)K)1、CO2cMC0(3)代入(2)Co=Cm+Cm=101(4)K7172/K2(4)代入(1)r=Kcno1C°11cO2/K2設(shè)k1co=kkCNO11k,cO21當(dāng)氧的分壓很小時,1+K'cO2=1所以r=k1cNO3-1化學(xué)式：C78H136CU308P43-22(Cy3P)2Cu(O2CCH2CO2H)+Cu(CH3CH2CH2COO)22CH3CH2CH2COOH+(

20、Cy3P)2Cu(O2CCH2CO2)Cu(O2CCH2CO2)Cu(PCy3)2(或C78H136CU308P4)3-33-4除去反響的另一產(chǎn)物正丁酸和未反響的反響物.0嗎3尸.尸二CysP、H2c_/U*2PCy3尸C=.-CCy3P.03-5Ph3P、00、PPh3CuCuCuPh3P、0'o''PPh33OCH2第4題4-1點陣型式：面心立方CN+=4CN-=44-2八面體空隙：6個；四面體空隙：12個4-3在不同的晶體中,Ag+離子占據(jù)不同空隙,按正負(fù)離子相互接觸計算的Ag+離子半徑自然有一個變化范圍.4-4要點：(1)四面體空隙與八面體空隙相連,四面體空隙與

21、四面體空隙通過三角形中央相連,構(gòu)成三維骨架結(jié)構(gòu)的開放性隧道供Ag+遷移；(2)有大量空隙(Ag+與空隙之比為1：9)可供Ag+遷移；(3)用適當(dāng)?shù)睦碚?如極化理論)說明Ag+容易發(fā)生遷移.(注：遷移的激活能為0.05eV)4-5(1)4AII3+3O2=2Al2O3+6I21正極反響:l2+2Ag+2e=2AgI2負(fù)極反響：2Ag-2e=2Ag+3(2)當(dāng)氧氣的濃度大時,反響1生成的游離I2濃度大,上電勢增大,由E=<f)+-»所以E也增大.(不同的表達(dá)也得分)5-15-25-35-4A:AgClD:Ag(CN)2.Ag(NH3)2+2Ag(NH3)2+Ni(CN)42-+2NH3=2Ag(CN)2-+Ni(NH3悶2+NiIn+HY3-=NiY3-+HIn加HNO3后繼續(xù)煮沸是為了除去氮的氧化物；參