全國高中學生化學競賽試題答案及評分標準

1、.2003年全國高中學生化學競賽試題答案及評分標準第1題（5分） 二戰(zhàn)期間日本是在戰(zhàn)場上唯一大量使用毒氣彈的國家，戰(zhàn)爭結束日軍撤退時，在我國秘密地遺棄了大量未使用過的毒氣彈，芥子氣是其中一種毒氣。芥子氣的分子式為 (ClCH2CH2)2S。人接觸低濃度芥子氣并不會立即感受痛苦，然而，嗅覺不能感受的極低濃度芥子氣已能對人造成傷害，而且，傷害是慢慢發(fā)展的。11 用系統(tǒng)命名法命名芥子氣。 2-氯乙硫醚 或 2-氯乙烷硫化物 （1分）12 芥子氣可用兩種方法制備。其一是ClCH2CH2OH與Na2S反應，反應產(chǎn)物之一接著與氯化氫反應；其二是CH2=CH2與S2Cl2反應，反應物的摩爾比為2 : 1。寫

2、出化學方程式。 2ClCH2CH2OH + Na2S = (HOCH2CH2)2S + 2NaCl（1分） (HOCH2CH2)2S + 2HCl = (ClCH2CH2)2S + 2H2O （1分） 2CH2=CH2 + S2Cl2 = (ClCH2CH2)2S + S （1分） 13 用堿液可以解毒。寫出反應式。 (ClCH2CH2)2S + 2OH = (HOCH2CH2)2S + 2Cl （1分） 用NaOH代替OH也可。方程式必須配平才能得分。第2題（7分）50年前，Watson和Crick因發(fā)現(xiàn)DNA雙螺旋而獲得諾貝爾化學獎。DNA的中文化學名稱是：脫氧核糖核酸；DNA是由如下三種

3、基本組分構成的：脫氧核糖（基）、磷酸（基）和 堿基 ；DNA中的遺傳基因是以 堿基 的排列順序存儲的；DNA雙鏈之間的主要作用力是 氫鍵 。給出DNA雙螺旋結構在現(xiàn)代科技中應用的一個實例：基因重組或基因工程、轉基因作物、人類全基因圖譜 。（每空1分；無“基”字得分相同。）第3題（5分） 在正確選項上圈圈。31 下列化學鍵中碳的正電性最強的是 A. CF B. CO C. CSi D. CCl32 電子構型為Xe4f145d76s2的元素是 A. 稀有氣體 B. 過渡元素 C. 主族元素 D. 稀土元素33 下列離子中最外層電子數(shù)為8的是 A. Ga3+ B. Ti4+ C. Cu+ D. Li

4、+ 第4題（8分） 在30oC以下，將過氧化氫加到硼酸和氫氧化鈉的混合溶液中，析出一種無色晶體X。組成分析證實，該晶體的質量組成為Na 14.90，B 7.03 %，H 5.24 %。加熱X，得無色晶體Y。Y含Na 23.0%，是一種溫和的氧化劑，常溫下在干燥空氣里穩(wěn)定，但在潮濕熱空氣中分解放氧，廣泛用作洗滌劑、牙膏、織物漂白劑和美發(fā)產(chǎn)品，也用于有機合成。結構分析證實X和Y的晶體中有同一種陰離子Z2-，該離子中硼原子的化學環(huán)境相同，而氧原子卻有兩種成鍵方式。41 寫出X、Y的最簡式，給出推理過程。 X的最簡式；NaBH8O7 Y的最簡式；NaBH2O4 (各1分；寫成水合物也可) 推理過程：

5、Na B H O 14.90/23.0 = 0.648 7.03/10.8 = 0.651 5.24/1.008= 5.20 72.83/16.0=4.55 11 8 7 X變成Y是脫水過程。X為NaBH2O4·3H2O, 則Y中Na的質量百分數(shù)為23/99.8 = 0.23 （若X是NaBO3·4H2O，則Y中Na的質量分數(shù)為23/81.8=0.28 不符合題意。） (1分) 42 用最恰當?shù)囊暯钱嫵鯶2-離子的立體結構（原子用元素符號表示，共價鍵用短線表示）。 (5分； 不寫“2”不扣分。) 參考圖形：第5題（6分） 下圖是一種正在投入生產(chǎn)的大型蓄電系統(tǒng)。左右兩側為電解

6、質儲罐，中央為電池，電解質通過泵不斷在儲罐和電池間循環(huán)；電池中的左右兩側為電極，中間為離子選擇性膜，在電池放電和充電時該膜可允許鈉離子通過；放電前，被膜隔開的電解質為Na2S2和NaBr3，放電后，分別變?yōu)镹a2S4和NaBr。51 左、右儲罐中的電解質分別為； 左 ：NaBr3/NaBr（1分；只寫一種也可）右 : Na2S2/Na2S4 （1分；只寫一種也可） 52 寫出電池充電時，陽極和陰極的電極反應。 陽極：3NaBr 2e- = NaBr3 + 2Na+ (1分) 陰極：Na2S4+2Na+2e-=2Na2S2 (1分)53 寫出電池充、放電的反應方程式。 (1分)54 指出在充電過

7、程中鈉離子通過膜的流向。 Na+ 的流向為從左到右。（1分） 第6題（12分） 2003年3月日本筑波材料科學國家實驗室一個研究小組發(fā)現(xiàn)首例帶結晶水的晶體在5K下呈現(xiàn)超導性。據(jù)報道，該晶體的化學式為 Na0.35CoO2 1.3H2O，具有-CoO2-H2O-Na-H2O-CoO2-H2O-Na-H2O-層狀結構；在以“CoO2”為最簡式表示的二維結構中，鈷原子和氧原子呈周期性排列，鈷原子被4個氧原子包圍，Co-O鍵等長。61 鈷原子的平均氧化態(tài)為 + 3.65 。(1分；不寫“”給0.5分)62 以 代表氧原子，以 代表鈷原子，畫出CoO2層的結構，用粗線畫出兩種二維晶胞?？少Y參考的范例是：

8、石墨的二維晶胞是下圖中用粗線圍攏的平行四邊形。 、或或 （畫出1種晶胞給6分，畫出2種晶胞給9分） 畫成不符合化學式者如：， 不是同一形狀平行四邊形的最小體積者以及不符合平移特征的圖形均不得分。63 據(jù)報道，該晶體是以Na0.7CoO2為起始物，先跟溴反應，然后用水洗滌而得到的。寫出起始物和溴的反應方程式。 Na0.7CoO2 + 0.35/2 Br2 = Na0.35CoO2 + 0.35 NaBr (2分; 未配平不給分。)第7題（5分） 杜邦公司因發(fā)明了一項新技術而獲得了2003年美國總統(tǒng)綠色化學獎。該技術利用基因工程將酵母菌的基因引入一種大腸桿菌，用來將葡萄糖發(fā)酵生成1.3-丙二醇。7

9、1 在上述發(fā)酵過程中，葡萄糖首先轉化為二羥基丙酮的一磷酸酯，隨后轉化為目標產(chǎn)物。該反應對于葡萄糖的原子利用率為 84 。原子利用率是目標產(chǎn)物的相對分子質量除以反應物相對原子質量之和乘以100。（2分）72 生產(chǎn)1.3-丙二醇的傳統(tǒng)工藝是以石油為原料按下述路線進行的：石油乙烯環(huán)氧乙烷3-羥基丙醛1.3-丙二醇。獲得3羥基丙醛的反應在乙醚溶劑中進行，用鈷催化劑或銠催化劑，溫度80oC，壓力107 Pa；后一反應用鎳催化劑，溫度80120oC，壓力1.6x107 Pa。對比之下，新工藝至少具有以下3種綠色化學特征：原子利用率高，使用了可再生的植物資源，反應在溫和條件下進行因而能耗低，不使用貴金屬催化

10、劑，不使用有機溶劑，有毒污染物排放少，反應在溫和條件進行而不使用高壓設備，。 （共3分；每答出上列各點之一給1分。）第8題（12分） 81（4分） 1摩爾高錳酸鉀在240300oC加熱釋放出19.2 g 氧氣，寫出反應方程式。（已知K2MnO4 640oC分解，K3MnO4 800oC分解。） 5KMnO4 = K2MnO4 + K3MnO4 + 3MnO2 + 3O2 (4分)82（3分） 咖啡因對中樞神經(jīng)有興奮作用，其結構式如下。常溫下，咖啡因在水中的溶解度為2 g/100g H2O，加適量水楊酸鈉C6H4(OH)(COONa)，由于形成氫鍵而增大咖啡因的溶解度。請在附圖上添加水楊酸鈉與咖

11、啡因形成的氫鍵。 (3分) (不要求氫鍵的鍵角和方向， 但要求畫在有孤對電子的氮原子上。)83（2分） 阿司匹林結構式如下，難溶于水。若和適量檸檬酸三鈉混合，即可增大溶解度。解釋原因。 阿司匹林中的羧酸和檸檬酸根反應形成阿司匹林的鈉鹽。（2分） （若寫方程式表達得分相同，但必須配平。） 84（3分） 氯仿在苯中的溶解度明顯比1,1,1-三氯乙烷的大，請給出一種可能的原因（含圖示）。 (2分) CHCl3的氫原子與苯環(huán)的共軛電子形成氫鍵。(1分) （若只寫“氫鍵”給1分。）第9題（6分） 釩是我國豐產(chǎn)元素，儲量占全球11，居第四位。在光纖通訊系統(tǒng)中，光纖將信息導入離光源1km外的用戶就需用5片釩

12、酸釔晶體（釔是第39號元素）。我國福州是全球釩酸釔晶體主要供應地，每年出口幾十萬片釩酸釔晶體，年創(chuàng)匯近千萬美元（1999年）。釩酸釔是四方晶體，晶胞參數(shù) a = 712 pm, c = 629 pm,密度d = 4.22 g/cm3，含釩25，求釩酸釔的化學式以及在一個晶胞中有幾個原子。給出計算過程。 釩酸釔的化學式： YVO4 (1分) 計算過程： YVO4的摩爾質量為203.8 g/mol; 釩的質量分數(shù)為50.9/203.8=025 合題意。 203.8/4.22 = 48.3 cm3/mol 四方晶胞的體積V= 7122X629X10-30cm3=3.18X10-22cm3 （1分）

13、48.3/6.02X1023= 8.02X10-23cm3 （1分） 3.18X10-22/8.02X10-23 = 3.97 4 （1分） 一個晶胞中的原子數(shù)：4X6=24 （2分） （類似過程或步驟合并，得分相同）第10題（12分） 美國Monsando公司生產(chǎn)了一種除草劑，結構如下圖，酸式電離常數(shù)如下： pKa1 0.8, pKa2 2.3 , pKa3 6.0 , pKa4 11.0。與它配套出售的是轉基因作物（大豆、棉花、玉米、油菜籽）的種子，轉入了抗御該除草劑的基因，噴灑該除草劑后其他植物全部死光，唯獨這些作物茁壯成長，由此該除草劑得名Roundup，可意譯為“一掃光”。這四種轉基

14、因作物已在美國大量種植，并已向我國和巴西等國大量出口，但歐洲至今禁止進口。101 Roundup為無色晶體，熔點高達200oC，根據(jù)如上結構式進行的分子間作用力（包括氫鍵）的計算，不能解釋其高熔點。試問：Roundup在晶體中以什么型式存在？寫出它的結構式。 （2分）（電荷符號不加圈也可）102 加熱至200230oC，Roundup先熔化，后固化，得到一種極易溶于水的雙聚體A，其中有酰胺鍵，在316oC高溫下仍穩(wěn)定存在，但在無機強酸存在下回流，重新轉化為 Roundup。畫出A的結構式。 (3分) （不要求側鏈的鍵角）103 Roundup的植物韌皮的體液的pH 約為8; 木質部和細胞內液的

15、pH 為56。試寫出Roundup后三級電離的方程式（方程式中的型體附加標注），并問：Roundup在植物軔皮液和細胞內液的主要存在型體（用你定義的表達）。提示：通常羧酸的電離常數(shù)介于磷酸的一、二級電離常數(shù)之間。- 電離方程式：（3分，每式1分) 植物軔皮液的主要型體： (1分) 細胞內液的主要型體：（和）（1分）104 只有把Roundup轉化為它的衍生物，才能測定它的pK1，問：這種衍生物是什么? 這種衍生物是Roundup的強酸鹽。（2分）（答鹽酸鹽等也可）第11題（10分） 某烯烴混合物的摩爾分數(shù)為十八碳-3,6,9-三烯 9%, 十八碳-3,6-二烯 57，十八碳-3-烯 34。11

16、1 烯烴與過氧乙酸可發(fā)生環(huán)氧化反應，請以十八碳-3,6,9-三烯為例，寫出化學反應方程式。 C2H5-CH=CH-CH2-CH=CH-CH2-CH=CH-C8H17 + 3CH3COOOH = C2H5-CHCH-CH2-CHCH-CH2-CHCH-C8H17 + 3CH3COOH (2分) O O O112 若所有的雙鍵均被環(huán)氧化，計算1摩爾該混合烯烴需要多少摩爾過氧乙酸。 1摩爾十八碳三烯環(huán)氧化需3摩爾過氧乙酸；1摩爾十八碳二烯環(huán)氧化需2摩爾過氧乙酸；1摩爾 十八烯環(huán)氧化需1摩爾過氧乙酸，因此：1摩爾混合烯完全過氧化需過氧乙酸： 0.09X3 +0.57X2 +0.34X1 = 1.75

17、mol (2分)113 若上述混合烯烴中只有部分不飽和鍵環(huán)氧化，請設計一個實驗方案，用酸堿滴定法測定分離后產(chǎn)物的環(huán)氧化程度：簡述實驗方案；寫出相關的反應方程式和計算環(huán)氧化程度（）的通式。 實驗方案： 用已知過量的氯化氫（n/mol）與環(huán)氧化并經(jīng)分離后的混合烯烴反應，反應完成后，用已知濃度的氫氧化鈉標準溶液（c/mol·L-1）滴定反應剩余的酸，記錄滴定終點氫氧化鈉溶液的體積（V/mL）。 （2分；若未寫“分離后”，扣1分） 相關方程式： R-CHCH-R + HCl = R-CHCH-R O HO Cl （寫出此式即得滿分）NaOH + HCl = NaCl + H2O （2分）計算

18、式： 環(huán)氧化程度（） (n-cV/1000)/1.75X100% （寫出此式即得滿分） 設x,y,z分別為三烯、二烯和單烯的摩爾分數(shù)，則計算通式為： 環(huán)氧化程度（）(n-cV/1000)/(3x+2y+z)X100% （2分）第12題（12分） 中和1.2312 g平面構型的羧酸消耗18.00 mL 1.20 mol/L NaOH溶液，將該羧酸加熱脫水，生成含碳量為49.96的化合物。確定符合上述條件的摩爾質量最大的羧酸及其脫水產(chǎn)物的結構式，簡述推理過程。 羧酸的結構式： 脫水產(chǎn)物的結構式；（每式3分，共6分。）推理過程：（6分，參考答案如下, 分值的大致分配：n=1,2,3,4,5,6各占1分。 其他符合邏輯的應答也可，不完整應扣分。）設羧酸為n元酸，則：羧酸的摩爾質量為M = 1.2312 g/(1.20 mol/LX18.00 mL/1000)/n = 57n g/mol羧基（COOH）的摩爾質量為45 g/mol, 對于n元酸，n個羧基的摩爾質量為45n g/mol，n元酸分子中除羧基外的基團的摩爾質量為(5745)Xn=12n, n=1,2,3,4，該基團只能是n個碳原子才能保證羧酸的摩爾質量為57n g/mol。 對于一元酸：n=1, 結構為：C-COOH ，不存在。 對于二元酸：