全國化學(xué)競賽初賽2006答案

1、中國化學(xué)會第20屆全國高中學(xué)生化學(xué)競賽（省級賽區(qū)）試題及答案和評分標(biāo)準(zhǔn)（2006年9月10日9:00-12:00共3小時）題號123456789101112總分滿分45876911910101110100得分評卷人競賽時間3小時。遲到超過半小時者不能進(jìn)考場。開始考試后1小時內(nèi)不得離場。時間到，把試卷（背面朝上）放在桌面上，立即起立撤離考場。試卷裝訂成冊，不得拆散。所有解答必須寫在指定的方框內(nèi)，不得用鉛筆填寫。草稿紙在最后一頁。不得持有任何其他紙張。姓名、報名號和所屬學(xué)校必須寫在首頁左側(cè)指定位置，寫在其他地方者按廢卷論處。允許使用非編程計算器以及直尺等文具。H相對原子質(zhì)信He1.0084.003

2、LiBeBCNOFNe6.9419.01210.8-12.0114.0116.0019.0020.18NaMgAlSiPSClAr22.9924.3126.9828.0930.9732.0735.4539.95KCaScTiVCrMnFeCoNiCuZnGaGeAsSeBrKr39.1040.0844.9647.8850.9452.0054.9455.8558.9358.6963.5565.3969.7272674.9278.9679.9（83.80RbSrYZrNbMoTcRuRhPdAgCdInSnSbTeIXe85.4737.6288.9191.2292.9195.9498.91101.

3、1102.9106.4107.9112.4114.8118.7121.8127.6126.9131.3CsBaHfTaWReOsIrPtAuHgTlPbBiPoAtRn132.9137.3La-Lu178.5180.9183.9186.21902192.2195.1197.0200.6204.4207.2209.0210團(tuán)100222FrRa八rcia,RfDbSgBhHsMt223226Ac-Lrg第1題（4分）2006年3月有人預(yù)言，未知超重元素第126號元素有可能與氟形成穩(wěn)定的化合物。按元素周期系的已知規(guī)律，該元素應(yīng)位于第上周期，它未填滿電子的能級應(yīng)是5g,在該能級上有6個電子，而這個能

4、級總共可填充18個電子。（各1分）第2題（5分）下列反應(yīng)在1000c時能順利進(jìn)行：1000cH二HDMeII2-1給出兩種產(chǎn)物的系統(tǒng)命名。（4分）2-2這兩種產(chǎn)物互為下列哪一種異構(gòu)體？（1分）A旋光異構(gòu)體B立體異構(gòu)體C非對映異構(gòu)體D幾何異構(gòu)體2-1若不把笊視為取代基，則I：（7S,3Z,5Z）-3-甲基-7-笊代-3,5-辛二烯（2分）II：（7R,3E,5Z）-3-甲基-7-笊代-3,5-辛二烯（2分）或，若把笊視為取代基，則I：（2R,3Z,5Z）-2-笊代-6-甲基-3,5-辛二烯（2分）II：（2S,3Z,5E）-2-笊代-6-甲基-3,5-辛二烯（2分）2-2B（立體異構(gòu)體）（1分）

5、第3題（8分）下面四張圖是用計算機(jī)制作的在密閉容器里，在不同條件下進(jìn)行的異構(gòu)化反應(yīng)X?Y的3-1圖中的縱坐標(biāo)表示（填入物理量，下同）；橫坐標(biāo)表示3-2平衡常數(shù)K最小的圖是。3-3平衡常數(shù)K最大的圖是。3-4平衡常數(shù)K=1的圖是。答案：3-1A和B的摩爾百分?jǐn)?shù)（或答：物質(zhì)的量的分?jǐn)?shù)或物質(zhì)的量的百分?jǐn)?shù)）；時間，分（或答：以分為單位的反應(yīng)進(jìn)程）（2分）3-2A（2分）3-3B（2分）3-4C（2分）第4題（7分）已探明我國鎰礦儲量占世界第三位，但富礦僅占6.4%,每年尚需進(jìn)口大量鎰礦石。有人設(shè)計了把我國的菱鎰礦（貧礦）轉(zhuǎn)化為高品位“菱鎰礦砂”的綠色工藝。該工藝首先將礦砂與硫酸錢一起焙燒，較佳條件是：

6、投料比m（NH4）2SO4/mMnCO3=1.5;焙燒溫度450C;焙燒時間1.5小時。4-1寫出焙燒反應(yīng)方程式：（NH4）2SO4+MnOO3=MnSO4+2NH3T+CO2懺H2OT（1分）4-2其次，將焙燒產(chǎn)物轉(zhuǎn)化為高品位的“菱鎰礦砂”，寫出反應(yīng)方程式：MnSO4+2NH3+CO?+&O=（NH4）2SO4+MnCO3J（2分）4-3若焙燒溫度過高或時間過長，將導(dǎo)致什么結(jié)果？MnSO4,MnCO3分解生成高價鎰的氧化物而導(dǎo)致鎰浸出率下降。（2分）4-4從物料平衡角度看，生產(chǎn)過程中是否需要添加（NH4）2SO4?說明理由。不需加。開始投料時（NH4）2SO4（132g.mol-1）過量（M

7、nCO3,115g.mol-1）,反應(yīng)生成的NH3、CO2以及（NH4）2SO4可循環(huán)利用。（2分）第5題(6分)配制KI(0.100molL-1)T2的水溶液，用0.100molL-1Na2s2O3標(biāo)準(zhǔn)溶?測得c(l2)=4.85x10-3molL-1。量取50.0mLKI-I2溶液和50.0mLCCl4分液后測知CCI4c（l2）2.60X10-3molL-1。已知實(shí)驗(yàn)溫度下CCl4從水溶液中萃取l2的分配比為85:1。求水溶液中l(wèi)2+l=I3的平衡常數(shù)。設(shè)萃取平衡時，水溶液中c（l2）為xc（l2,CCl4）/c（l2,H2O）=2.60x10-3molL-1/x=85x=2.60x10

8、-3molL-1/85=3.06X10-5molL-1（2分）水溶液中I2+l=l3平衡濃度（molL-1）:I2：3.06X10-5;（1分）l:0.1002.22X10-3=0.098（1分）I3:（4.852.60）X10-33.06X10-5=2.22X10-3（1分）K=2.22X10-3molL-1/0.098molL-1x3.06x10-5moll-1=7.4X102Lmol-1（不寫單位不扣分）（1分）第6題（9分）潛在儲氫材料一一化合物A是第二周期兩種氫化物形成的路易斯酸堿對，是乙烷的等電子體，相對分子質(zhì)量30.87,常溫下為白色晶體，穩(wěn)定而無毒。剛剛?cè)诨腁緩慢釋放氫氣，轉(zhuǎn)

9、變?yōu)榛衔顱（乙烯的等電子體）。B不穩(wěn)定，易聚合成聚合物C（聚乙烯的等電子體）。C在1550c釋放氫氣轉(zhuǎn)變?yōu)榫垡铱斓牡入娮芋w，其中聚合度為3的化合物D是苯的等電子體。高于5000c時D釋放氫氣，轉(zhuǎn)變?yōu)榛衔顴,E有多種晶型。6-1寫出A、B、C、D、E的化學(xué)式。AH3B:NH3（或BNH6）BH2B=NH2（或BNH4）CfHzB-NH2；nDB3N3H6EBN（5分）6-2化合物A轉(zhuǎn)變?yōu)镋各步釋放的氫所占的質(zhì)量分?jǐn)?shù)以及總共釋放的氫氣所占的質(zhì)量分?jǐn)?shù)多大？A-B2.016/30.87=6.531%（或0.06531）B-D2.016/28.85=6.988%（或0.06988）D-E6.048/

10、26.84=24.14%（或0.2414）A-E6.048/30.87=19.59%（或0.1959）（2分）6-3為使A再生，有人設(shè)計了化合物D在水蒸氣存在下與甲烷反應(yīng)，寫出化學(xué)方程式。3CH4+2（HBNH）3+6H2O=3CO2+6H3BNH3（2分）第7題（11分）化合物A是近十年開始采用的鍋爐水添加劑。A的相對分子質(zhì)量90.10,可形成無色晶體,能除去鍋爐水中溶解氧，并可使鍋爐壁鈍化。7-1A是用碳酸二甲酯和一水合隊在70C下合成的，收率80%。畫出A的結(jié)構(gòu)式。OIIH2NnCNNH2HH、八、八注：C-N-N角必須不是直線。（2分）7-2寫出合成A的反應(yīng)方程式。O=C（OCH3）2

11、+2H2NNH2-O=O=C（NHNH2）2+2CH30H+2H2O（1分）7-3低于1350c時，A直接與溶解氧反應(yīng)，生成三種產(chǎn)物。寫出化學(xué)方程式。（N2H3）2CO+2O2=2N2+CO2+3H2O（1分）7-4高于1350c時，A先發(fā)生水解，水解產(chǎn)物再與氧反應(yīng)。寫出化學(xué)方程式。（N2H3）2CO+H2O=2N2H4+CO2N2H4+O2=N2+2H2O（1分）7-5化合物A能使鍋爐壁鈍化是基于它能將氧化鐵轉(zhuǎn)化為致密的四氧化三鐵。寫出化學(xué)方程式。（N2H3）2CO+12Fe2O3=8Fe3O4+2N2+CO2+3H2O（2分）7-6化合物A與許多金屬離子形成八面體配合物，例如Mn（A）32

12、+。結(jié)構(gòu)分析證實(shí)該配合物中的A和游離態(tài)的A相比，分子中原本等長的兩個鍵不再等長。畫出這種配合物的結(jié)構(gòu)簡圖（氫原子不需畫出），討論異構(gòu)現(xiàn)象。CNONN.ONNNCNMnONONCN/（2分）N有一對經(jīng)式、面式異構(gòu)體（幾何異構(gòu)體）（1分）它們分別有一對對映異構(gòu)體（手性異構(gòu)體）（1分）（畫不畫異構(gòu)體的結(jié)構(gòu)不影響得分。）第8題（9分）超硬材料氮化鉗是近年來的一個研究熱點(diǎn)。它是在高溫、超高壓條件下合成的（50GPa、2000K）。由于相對于鉗，氮原子的電子太少，衍射強(qiáng)度太弱，單靠X-射線衍射實(shí)驗(yàn)難以確定氮化鉗晶體中氮原子數(shù)和原子坐標(biāo)，2004年以來，先后提出過氮化鉗的晶體結(jié)構(gòu)有閃鋅礦型、巖鹽型（NaCl

13、）和螢石型，2006年4月11日又有人認(rèn)為氮化鉗的晶胞如下圖所示（圖中的白球表示氮原子，為便于觀察，該圖省略了一些氮原子）。結(jié)構(gòu)分析證實(shí)，氮是四配位的，而鉗是六配位的；PtN鍵長土勻?yàn)?09.6pm,N-N鍵長士勻?yàn)?42.0pm（對比：N2分子的鍵長為110.0pm）。8-1氮化鉗的上述四種立方晶體在結(jié)構(gòu)上有什么共同點(diǎn)？鉗原子面心立方最密堆積。（2分）8-2分別給出上述四種氮化鉗結(jié)構(gòu)的化學(xué)式。依次為PtN、PtN、PtN2、PtN2（2分）8-3試在圖上挑選一個氮原子，不添加原子，用粗線畫出所選氮原子的配位多面體。（3分）8-4請在本題的附圖上添加六個氮原子（添加的氮請盡可能靠前）（2分）第

14、9題（10分）環(huán)磷酰胺是目前臨床上常用的抗腫瘤藥物，國內(nèi)學(xué)者近年打破常規(guī)，合成了類似化合物,其毒性比環(huán)磷酰胺小，若形成新藥，可改善病人的生活質(zhì)量，其中有一個化合物的合成路線如下，請完成反應(yīng)，寫出試劑或中間體的結(jié)構(gòu)。中和DAC2O_NBS.H2O-H2OAhBCaCO；CHClNCH2CH2cl：2HNNCH3-F小G（Ci6H25N5O4PCI）注：NBS即N-澳代丁二酰亞胺。答案:ACH20HO2NDEGF01NO2NClClClFe+HClHNO3/H2SO4NHAcNH2NO2ClClHClOHNaNO2/HClBrNHAcClClBrBrN2ClNCH3CH2BrNH2Br2/FeBr

15、3CH3FHClH3PO2NOHOII,、ClP-NCH2CH2Cl2Cl第10題（10分）以氯苯為起始原料，用最佳方法合成1-澳-3-氯苯（限用具有高產(chǎn)率的各反應(yīng)，標(biāo)明合成的各個步驟）。NHAC（1分）O2NNHAC（1分）O2N5oCBr（用C2H50H代替H3PO2得分相同）6個中間物每個1分，共6分；每步的試劑0.5分，共4分第11題（11分）磷化硼是一種受到高度關(guān)注的耐磨涂料，它可用作金屬的表面保護(hù)層。磷化硼可由三澳化硼和三澳化磷在氫氣中高溫反應(yīng)合成。11-1.寫出合成磷化硼的化學(xué)反應(yīng)方程式。（1分）BBr3+PBr3+3H2=BP+6HBr11-2.分別畫出三澳化硼分子和三澳化磷分

16、子的結(jié)構(gòu)。BrBrBBrPBrBrRr（畫不畫磷上的孤對電子不影響得分）平面三角形三角錐（2分）11-3磷化硼晶體中磷原子作立方最密堆積，硼原子填入四面體空隙中。畫出磷化硼的正當(dāng)晶胞示意圖。11-4已知磷化硼的晶胞參數(shù)（注：填入另外四個四面體空隙也可，但不能一層空一層填）a=478pm,計算晶體中硼原子和磷原子的核間距（dB-p）。（2分）dB-P=173a=173x478pm=207pm44=113a=207pm78Pm-207pm4（2分）11-5畫出磷化硼正當(dāng)晶胞沿著體對角線方向的投影（用實(shí)線圓圈表示P原子的投影，用虛線圓圈表示B原子的投影）。第12題（10分）有人設(shè)計了如下甲醇（met

17、hanol）合成工藝:condensermethanolunitstepBsynthesisgasunitstepA其中，為甲烷氣源，壓弓雖250.0kPa,溫度25匕流速55.0m3-s-1。為水蒸氣源，壓弓雖200.0kPa,溫度150C,流速150.0m3.s-1。合成氣和剩余反應(yīng)物的混合物經(jīng)管路進(jìn)入25oC的冷凝器（condenser）,冷凝物由管路流出。在B中合成的甲醇和剩余反應(yīng)物的混合物經(jīng)進(jìn)入25oC的冷凝器，甲醇冷凝后經(jīng)管路流出，其密度1為0.791gmL。12-1.分別寫出在步驟A和步驟B中所發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)的方程式。CH4(g)+H2O(g)=CO(g)+3H2(g)(1分)C

18、O(g)+2H2(g)=CH3OH(g)(1分)12-2.假定：所有氣體皆為理想氣體，在步驟A和B中完全轉(zhuǎn)化，氣液在冷凝器中完全分離，計算經(jīng)步驟A和步驟B后，在一秒鐘內(nèi)剩余物的量。n(CH4)=(250.0W3X55.0)/(8.314298)=5.55103(mol)nH2O(g)=(200.0103X150.0)/(8.314423)=8.53103(mol)經(jīng)步驟A后在中過量的H2O(g)=(8.53103-5.55X103)mol=2.98103mol(1分)在步驟A中生成的CO和H2的摩爾比為1:3,而在步驟B中消耗的CO和H2的摩爾比為1:2,故經(jīng)步驟B后剩余的H2為5.55M03mol(1分)12-3.實(shí)際上，在步驟B中CO的轉(zhuǎn)化率只有三分之二。計算在管路中CO、H2和CH30H的分壓(總壓強(qiáng)為10.0MPa)。nT=n(CO)+n(H2)+n(CH3OH)=5.55X103X1/3+(16.65X1035.55X103X2/3X2)+5.55X103X2/3mol=14.8X103mol(1分