2000年全國高中學生化學競賽（初賽）試題及答案- 2000年全國高中學生

1、中國奧博教育 http:/www.chinaAoB 浙江奧數(shù)網(wǎng) 2000年全國高中學生化學競賽（初賽）試題及答案按:為節(jié)省版面原試題提供的給出元素符號和相對原子質量的元素周期表和對評分的某些說明被刪節(jié).1. 1999年是人造元素豐收年，一年間得到第114、116和118號三個新元素。按已知的原子結構規(guī)律，118號元素應是第_周期第_族元素，它的單質在常溫常壓下最可能呈現(xiàn)的狀態(tài)是_（氣、液、固選一填入）態(tài)。近日傳聞俄國合成了第166號元素，若已知原子結構規(guī)律不變，該元素應是第_周期第_族元素。（5分）答案: 七; 零; 氣; 八; VIA2今年是勒沙特列（Le Chatelier1850-193

2、6）誕生150周年。請用勒沙特列原理解釋如下生活中的常見現(xiàn)象：打開冰鎮(zhèn)啤酒瓶把啤酒倒入玻璃杯，杯中立即泛起大量泡沫。（6分）答案要點: 溶解平衡 CO2(氣) = CO2(溶液)受CO2氣體的壓力和溫度影響, 平衡按勒沙特列原理移動. 壓力和溫度各3分. 不與勒沙特列原理掛鉤不給分.31999年合成了一種新化合物，本題用X為代號。用現(xiàn)代物理方法測得X的相對分子質量為64；X含碳93.8%,含氫6.2%；X分子中有3種化學環(huán)境不同的氫原子和4種化學環(huán)境不同的碳原子；X分子中同時存在CC、C=C和CC三種鍵，并發(fā)現(xiàn)其C=C鍵比尋常的C=C短。3-1X的分子式是_（2分）3-2請將X的可能結構式畫在

3、下面的方框內。（4分）答案1, C5H4 2.如附圖3a(只有一種可能結構; 重鍵位置必須正確, 而鍵角和立體結構則不要求).4理想的宏觀單一晶體呈規(guī)則的多面體外形。多面體的面叫晶面。今有一枚MgO單晶如附圖1所示。它有6個八角形晶面和8個正三角形晶面。宏觀晶體的晶面是與微觀晶胞中一定取向的截面對應的。已知MgO的晶體結構屬NaCl型。它的單晶的八角形面對應于它的晶胞的面。請指出排列在正三角形晶面上的原子（用元素符號表示原子，至少畫出6個原子，并用直線把這些原子連起，以顯示它們的幾何關系）。（6分）答案見附圖4a、4b。所有原子都是Mg(得3分)所有原子都是O(得3分)畫更多原子者仍應有正確幾

4、何關系。5最近發(fā)現(xiàn)一種由鈦原子和碳原子構成的氣態(tài)團簇分子，如附圖2所示，頂角和面心的原子是鈦原子，棱的中心和體心的原子是碳原子，它的化學式是_。答案：Ti14C13（2分）6某中學同學在一本英文雜志上發(fā)現(xiàn)2張描述結構變化的簡圖如下（圖中“”是長鏈的省略符號）：未讀原文，他已經(jīng)理解：左圖是生命體內最重要的一大類有機物質_（填中文名稱）的模型化的結構簡圖，右圖是由于左圖物質與_（化學式），即_（中文名稱）發(fā)生反應后的模型化的結構簡圖。由左至右的變化的主要科學應用場合是：_；但近年來我國一些不法奸商卻利用這種變化來坑害消費者，消費者將因_。答案: 蛋白質（或多肽）; CH2O; 甲醛; 制作（動物）

5、標本（或保存尸體）; 食物中殘余甲醛可與人體蛋白質發(fā)生同右圖所示的反應而受害（5分, 每空1分）7最近，我國某高校一研究小組將0.383 g AgCl, 0.160 g Se和0.21 g NaOH裝入充滿蒸餾水的反應釜中加熱到115oC, 10小時后冷至室溫, 用水洗凈可溶物后，得到難溶于水的金屬色晶體A。在顯微鏡下觀察，發(fā)現(xiàn)A的單晶竟是六角微型管（附圖3），有望開發(fā)為特殊材料?，F(xiàn)代物理方法證實A由銀和硒兩種元素組成，Se的質量幾近原料的2/3；A的理論產(chǎn)量約0.39 g。7-1寫出合成A的化學方程式，標明A是什么。（3分）7-2 溶于水的物質有：_。（2分）答案：7-1 4AgCl + 3

6、Se + 6NaOH = 2Ag2Se + Na2SeO3 + 4NaCl + 3H2O (2分)(A)(1分)7-2： NaCl, NaOH, Na2SeO3, Na2S（2分, Na2Se獨得1分）注：Na2Se是由于原料中過量的Se歧化產(chǎn)生的。8某中學生取純凈的Na2SO3·7H2O 50.00 g，經(jīng)600oC以上的強熱至恒重, 分析及計算表明, 恒重后的樣品質量相當于無水亞硫酸鈉的計算值，而且各元素的組成也符合計算值，但將它溶于水，卻發(fā)現(xiàn)溶液的堿性大大高于期望值。經(jīng)過仔細思考，這位同學解釋了這種反?，F(xiàn)象，并設計了一組實驗，驗證了自己的解釋是正確的。8-1他對反常現(xiàn)象的解釋是

7、：（請用化學方程式表達）（5分）8-2他設計的驗證實驗是：（請用化學方程式表達）（5分） 答案：8-1 4Na2SO3 = 3 Na2 SO4 + Na2S (5分) 8-2 略。說明: 此題給出的信息未明確8-1所示的歧化是否100%地將Na2SO3完全轉化為Na2SO4和Na2S, 因此, 只有全面考慮存在完全轉化和不完全轉化兩種情形, 并分別對兩種情形的實驗進行設計才是完整的答案. 不考慮析出硫的反應SO32- + 2S2- + 6H+ = S + 3H2O 寫成H2S和H2SO3反應也得分的正確應答者只得4分。 9 最近，我國一留美化學家參與合成了一種新型炸藥，它跟三硝基甘油一樣抗打擊

8、、抗震，但一經(jīng)引爆就發(fā)生激烈爆炸，據(jù)信是迄今最烈性的非核爆炸品。該炸藥的化學式為C8N8O16，同種元素的原子在分子中是毫無區(qū)別的。9-1 把它的結構式畫在右面方框內。（4分）9-2 把它的爆炸反應方程式寫在下面的方框內。(2分)答案：9-1見9a圖。答八硝基環(huán)辛四烯者也按正確論。9-2 C8(NO2)8 = 8 CO2 + 4 N2 9-3 (1) 八硝基立方烷分解得到的兩種氣體都是最穩(wěn)定的化合物, (2)立方烷的碳架鍵角只有90o,大大小于109o28(或答: 是張力很大的環(huán)), 因而八硝基立方烷是一種高能化合物, 分解時將釋放大量能量. (3) 八硝基立方烷分解產(chǎn)物完全是氣體, 體積膨脹

9、將引起激烈爆炸. (只要能答出類似以上要點者均可得滿分)10據(jù)統(tǒng)計, 40%的飛機失事時機艙內壁和座椅的塑料會著火冒煙，導致艙內人員窒息致死。為此，尋找裝修機艙的阻燃聚合物是化學研究的熱點之一。最近，有人合成了一種叫PHA的聚酰胺類高分子，即主鏈內有“酰胺鍵”（CONH）。溫度達180200oC時，PHA就會釋放水變成PBO(結構式如附圖4所示)，后者著火點高達600oC, 使艙內人員逃離機艙的時間比通常增大10倍。該發(fā)明創(chuàng)造的巧妙之處還在于，PHA是熱塑性的（加熱后可任意成型），而PBO卻十分堅硬, 是熱固性的（加熱不能改變形狀）。10-1寫出PHA的結構式。（3分）10-2根據(jù)高分子結構來

10、解釋，為什么PHA有熱塑性而PBO卻是熱固性的。（2分） 答案：10-1 見附圖10a。10-2 PHA高分子鍵的共軛較差, 加熱容易發(fā)生鍵的旋轉,是柔性骨架, 所以PHA具有熱塑性, 而PBO高分子鍵的共軛程度高, 加熱不容易發(fā)生鍵的旋轉, 所以PBO是熱固性的. (2分)(注: 只要能對高分子骨架的鍵的性質能作正確的描述, 均可得分)11已經(jīng)探明，我國南海跟世界上許多海域一樣，海底有極其豐富的甲烷資源。其總量超過已知蘊藏在我國陸地下的天然氣總量的一半。據(jù)報導，這些蘊藏在海底的甲烷是高壓下形成的固體，是外觀像冰的甲烷水合物。11-1試設想，若把它從海底取出，拿到地面上，它將有什么變化？為什么

11、？它的晶體是分子晶體、離子晶體還是原子晶體？你作出判斷的根據(jù)是什么？（2分）11-2已知每1立方米這種晶體能釋放出164立方米的甲烷氣體，試估算晶體中水與甲烷的分子比（不足的數(shù)據(jù)由自己假設，只要假設得合理均按正確論）。（6分）答案：11-1 從海底取出的甲烷水合物將融化并放出甲烷氣體. 因為該晶體是分子晶體. 甲烷分子和水分子都是由有限數(shù)目的原子以共價鍵結合的小分子, 水分子和甲烷分子之間范德華力, 而水分子之間是范德華力和氫鍵. (2分)11-2 假設甲烷氣體體積是折合成標準狀況下的數(shù)據(jù), 則1m3水合物中有甲烷164 m3 ÷ 22.4 m3/kmol = 7.32 kmol；假

12、設甲烷水合物固體中的水的密度為1 g/cm3, 則其中有水1m3×1000 kg/m3÷18 kg/mol = 55.56 kmol；因此有：CH4 : H2O = 7.32 kmol : 55.6 kmol = 1 : 7.6。說明: 甲烷水合物的組成可能是6 CH4·46 H2O；以上是最簡單的參考答案, 設密度為1g/cm3也可包含甲烷, 只要答案為CH4·69 H2O，均可按滿分計。但設密度為0.9g/cm3又包含甲烷則不能認為是合理的(豈不會漂到海面上來?另外，必須給出解題時的假設，否則不能得滿分。) 12氯化亞砜（SOCl2），一種無色液體，

13、沸點79oC，重要有機試劑，用于將ROH轉化為RCl。氯化亞砜遇水分解，需在無水條件下使用。12-1 試寫出它與水完全反應的化學方程式：_（2分）; 12-2 設計一些簡單的實驗來驗證你寫的化學方程式是正確的。（只需給出實驗原理，無須描述實驗儀器和操作。評分標準：設計的合理性簡捷、可靠、可操作及表述。）（4分）答案: 12-1 SOCl2 + H2O = SO2 + 2 HCl （說明： 寫成H2SO3也按正確答案論）12-2 向水解產(chǎn)物的水溶液加入硫化氫應得到硫磺沉淀。向另一份水解產(chǎn)物的水溶液加入硝酸銀應得到白色沉淀。說明：檢出1種水解產(chǎn)物得1分。13 某烴A，分子式為C7H10，經(jīng)催化氫化

14、生成化合物B（C7H14）。A在HgSO4催化下與水反應生成醇，但不能生成烯醇式結構（該結構可進一步轉化為酮）。A與KMnO4劇烈反應生成化合物C，結構式如附圖5. 試畫出A的可能結構的簡式。（9分）答案見附圖13a13b和13c. 說明：必須給出3種結構式，每個結構式3分。共計9分。雙鍵的位置劃錯不給分。此題未給出催化氫化的溫度, 未涉及開環(huán)反應. 若學生在應答時指出可能有開環(huán)反應而不會有四元環(huán)和三元環(huán)的結構式存在也應按正確論.14. 鉑系金屬是最重要的工業(yè)催化劑。但其儲藏已幾近枯竭，上小行星去開采還純屬科學幻想。研究證實，有一類共價化合物可代替鉑系金屬催化劑。它們是堅硬的固體，熔點極高，高

15、溫下不分解，被稱為“千禧催化劑”（millennium catalysts）。下面3種方法都可以合成它們： l 在高溫下將烴類氣體通過鎢或鉬的氧化物的表面。 l 高溫分解鎢或鉬的有機金屬化合物（即：鎢或鉬與烴或烴的鹵代物形成的配合物）。l 在高度分散的碳表面上通過高溫氣態(tài)鎢或鉬的氧化物。14-1 合成的化合物的中文名稱是_和_。（共4分，各2分）14-2 為解釋這類化合物為什么能代替鉑系金屬，提出了一種電子理論，認為這些化合物是金屬原子與非金屬原子結合的原子晶體，金屬原子周圍的價電子數(shù)等于同周期的鉑原子或釕原子的價電子數(shù)。這類化合物的化學式（即最簡式或實驗式）是_和_。（4分，各2分）答案:1

16、4-1 碳化鉬; 碳化鎢。 14-2 Mo2C; WC 。說明：每個鎢原子的d軌道上平均多了4個電子，相當于Pt的電子結構，每個鉬原子的d軌道上多了2個電子，相當于Ru原子的電子構型。152.00升(標準狀況測定值)氫氣和5.00克氯氣混合經(jīng)光照后直至檢不出氯氣剩余，加入9.00% NaOH溶液80.0 mL (密度d = 1.10 g/mL)。問：需要加入多少毫升0.100 mol/L的H2SO4才能使溶液呈中性? （10分）答案: 設氫氣的體積已折合為標準狀況，則：氫氣：0.0893 mol;氯氣: 0.0705 mol;氫氣是過量的;.80.0 mL 9.00% NaOH溶液的質量為: 88.0 g; 其中含 NaOH 質量: 0.198 mol;吸收HCl 氣體后尚剩余NaOH為:0.057 mol;中和Na