2020年中國化學會全國高中化學學生競賽試題級賽區(qū)

1、中國化學會2020年全國高中學生化學競賽（省級賽區(qū)）試題（2020年9月15日9：00-12：00共計3小時）題號12345678910111213總計滿分56361131889181058111100得分評卷人競賽時間3小時。遲到超過30分鐘者不能進考場。開始考試后1小時內不得離場。時間到，把試卷（背面前上）放在桌面上，立即起立撤離考場。試卷裝訂成冊，不得拆散。所有解答必須寫在站定的方框內，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。允許使用非編程計算器以及直尺等義具。H1.008相對原子質量Li6.941Be9.012Na22.99Mg24.31K39.10Ca40.08Sc4

2、4.96Ti47.88V50.94Cr52.00Mn54.94Fe55.85Co58.93Ni58.69Rb85.47Sr87.62Y88.91Zr91.22Nb92.91Mo95.94Tc98Ru101.1Rh102.9Pd106.4Cs132.9Ba137.3LaLuHf178.5Ta180.9W183.8Re186.2Os190.2Ir192.2Pt195.1Fr223Ra226AcLaRfDbSgBhHsMt姓名、報名號和所屬學校必須寫在首頁左側指定位置，寫在其他地方者按廢卷論。He4.003BCNOFNe10.8112.0114.0116.0019.0020.18AlSiPSClAr

3、26.9828.0930.9732.0735.4539.95CuZnGaGeAsSeBrKr63.5563.3969.7272.6174.9278.9679.9083.80AgCdInSnSbTeIXe107.9112.4114.8118.7121.8127.6126.9131.3AuHgTlPbBiPoAtRn197.0200.6204.4207.2209.0210210222第1題（5分）閱讀如下信息后回答問題：元素M,其地殼豐度居第12位，是第3種蘊藏最豐富的過渡元素，是海底多金屬結核的主要成分，是黑色金屬，主要用途：煉鋼，也大量用來制作干電池，還是動植物必需的微量元素。1. .M的元素

4、符號是。2. M的最重要礦物的化學式是。3. M的三種常見化合物是、和。【答案】1. .Mn（1分）2. MnO（1分）3. M的三種常見化合物是MnGkMnSO和KMnQ（3分）注：必須答MnO和KMnQ而Mn（II）鹽也可答硝酸鎰等。第2題（6分）用地殼中某主要元素生產的多種產品在現代高科技中占重要位置，足見化學對現代物質文明的重要作用。例如：1 .計算機的芯片的主要成分是;2 .光導纖維的主要成分是:3 .目前應用最多的太陽能電池的光電轉化材料是;4 .用作吸附劑、干燥劑、催化劑或催化劑載體的人造分子篩大多是一類稱為的化合物；5 .有一大類化合物，結構獨特，兼?zhèn)錈o機材料和有機材料雙重性能

5、，有耐溫、電絕緣性好、難燃、憎水、耐腐蝕等特性，廣泛用于航空航天、電子電氣、建筑、運輸等行業(yè)，用于密封、粘合、潤滑、涂層、表面活性、防水、防潮，已為現代社會不可替代的新材料。這類材料在分子結構上的特點是和?！敬鸢浮? .硅（或Si或單晶硅）（1分）2 .二氧化硅（或SiO2）（1分）3 .硅（或Si）（1分）4 .鋁硅酸鹽（或硅鋁酸鹽）（1分）注：此題明確是分子篩，不應答硅膠，答硅酸鹽也不給分。5 .具有Si-O鍵與硅相連的煌基（2分）第3題（3分）最近有人用高能26Mg核轟擊296cm核，發(fā)生核合成反應，得到新元素X。研究者將X與氧氣一起加熱，檢出了氣態(tài)分子XO,使X成為研究了化學性質的最重

6、元素。已知的X同位素如下表所示，上述核反應得到的核素是其中之一，該核素的衰變性質保證了其化學性質實驗獲得成功。質量數衰艾方式2631s釋放a粒子2640.00008s釋放a粒子；或自發(fā)裂變265r0.0018s釋放a粒子；或自發(fā)裂變266不詳不詳2670.033s釋放a粒子；或自發(fā)裂變268不詳不詳2699.3s釋放a粒子1 .X的元素符號是。2 .用元素符號并在左上角和左下角分別標注其質量數和質子數，寫出合成X的核反應方程式（方程式涉及的其他符號請按常規(guī)書寫）?！敬鸢浮? .Hs（1分）2 .22Mg+296cm=269Hs+5n（2分）（n也可寫成On等，但寫成“中子”扣1分）第4題（6分

7、）1 .汞與次氯酸（摩爾比1：1）發(fā)生反應，得到2種反應產物，其一是水。該反應的方程式為;反應得到的含汞產物的中文名稱為。2 .N2T在一定條件下熱分解，產生NH、N2和Hk,后兩者摩爾比為3：2,寫出反應方程3.分）一2.N取sp雜化軌道。（24.0MNOOOM；：ON-OMMM-N二。-N?O（3分）八O3 .第二周期元素A與氫形成的如下化合物中的AA鍵的鍵能（kJ/mol）：CHCH346,H2NNH247,HO-OH207試問：它們的鍵能為什么依次下降？【答案】1 .2Hg+2HClO=HgOCL+HbO（1分）堿式氯化汞（或氯氧化汞）（1分）注：HgzOCL也可寫成HgO-HgCl2

8、或HgCl2-HgO2 .7N2H4=8NH+3N2+2H（2分）3 .乙烷中的碳原子沒有孤對電子，腫中的氮原子有1對孤對電子，過氧化氫中的氧有2對孤對電子，使A-A鍵的鍵能減小。（2分）第5題（13分）六配位（八面體）單核配合物MA（NQ）2呈電中性；組成分析結果：M31.68%,N31.04%,C17.74%;配體A不含氧：配體（NQ）x的氮氧鍵不等長。1 .該配合物中心原子M是什么元素？氧化態(tài)多大？給出推理過程。2 .畫出該配合物的結構示意圖，給出推理過程。3 .指出配體（NO2）x在“自由”狀態(tài)下的幾何構型和氮原子的雜化軌道。4 .除本例外，上述無機配體還可能以什么方式和中心原子配位？

9、用圖形畫出三種。【答案】1 .nM：nN=21.68/MM：31.04/14=1：（2y+2）M=19.56X（y+1）y=2（設y為其他自然數均不合題意），得M=58.7（g/mol）查周期表，昨Ni由配體（NO2）x的兩個氮氧鍵不等長，推斷配體為單齒配體，配位原子為0,故配體為NQ,因此，Ni的氧化數為+2。（4分）注：推理過程合理都給分，不合理，即使結果正確也扣2分。2 .設配合物中碳原子數為nc,則：2：nN=17.74/12:31.04/14=0.667已知刖=2X2+2=6,所以，nc=0.677X6=4求出摩爾質量，由于剩余量過小，只能設A是氮氫化合物，由此得氫數，可推得配體A為

10、HNCHCHNH,OQNh2H2H2cNON2CH2配合物的結構示意圖為:）Ni（4分）H2cNONCH2H2.H2NNO注：合理推理過程2分，結構圖2分（根據VSEPRS論，可預言）NO一為角型，夾角略小于120°,注：只要圖形中原子的相對位置關系正確即可得分；畫出其他合理配位結構也得分，如氧橋結構、NO一橋結構等第6題（8分）化合物A俗稱“吊白塊”，年產量上萬噸，主要用于染色工藝，具還原性和漂白性，對熱不穩(wěn)定，有毒。近年報道，我國一些不法商人違章地將A添加到米、面、腐竹、食糖等食品中增白，導致多起嚴重食物中毒事件，如某地曾發(fā)生五所學校400余名學生食用含A食品一次性中毒事件。已知

11、： 固體A-2HO的摩爾質量為154g/mol; A的晶體結構及其水溶液的電導證實A是鈉鹽，每摩爾A含1摩爾鈉離子。 A在水中的溶解度極大，20c飽和溶液A的質量分數達45% A的制備方法之一是，在NaOH§液中分甲醛與N&GQ（連二亞硫酸鈉）反應（摩爾比1：1）,反應產物為A和亞硫酸鈉。 A在化學上屬于亞磺酸的衍生物，亞磺酸的通式為RSOH,R為有機基團。1 .畫出A的陰離子的結構（簡）式。2 .寫出上述制備A的“分子方程式”。3 .給出A的化學名稱?！敬鸢浮? .M=32+3X16+3X1+12+23=118118+36=154HOCH2-S爐0（或HOCHSO或H0CH

12、2-s：或o-O-等）（3分）2 .NaS2Q+CHO+NaOH=HOCJSONa+N&SO（3分）（或NaS2Q+CHO+NaOH=HOCiSONa+NaSO或Na23Q+CHO+NaOH=NaSOCHOHNa2SO）注：寫不寫結晶水都可以3 .“羥甲亞磺酸鈉”（或“羥甲基亞磺酸鈉”）（2分）第7題（8分）據報道，我國醬油出口因“氯丙醇”含量超標而受阻。1.據研究，醬油中的“氯丙醇”的來源可能是醬油原料中的雜質脂肪水解產物甘油的羥基被氯取代的衍生物；另一來源可能是用離子交換樹脂純化水配制醬油，由于交換樹脂采用1,2環(huán)氧3氯丙烷（代號A）作交聯劑，殘留的A水解會產生“氯丙醇”；此外，A

13、還可能來自包裝食品的強化高分子材料。試寫出由甘油得到的“氯丙醇”的結構簡式和A水解的反應方程式，反應涉及的有機物用結構簡式表示。2.在同一個碳上同時有2個羥基或者一個羥基和一個氯原子的“氯丙醇”是不穩(wěn)定的，在通常條件下會發(fā)生消除反應，請給出2個反應方程式作為例子?！敬鸢浮孔ⅲ簶瞬粯藢τ丑w得分相同。Cl（各1分）第8題（9分）化合物A和B的元素分析數據均為C85.71%,H14.29%。質譜數據表明A和B的相對分子質量均為84。室溫下A和B均能使濱水褪色，但均不能使高鎰酸鉀溶液褪色。A與HCl反應得2,3二甲基2氯丁烷，A催化加氫得2,3二甲基丁烷；B與HCl反應得2甲基3氯戊烷，B催化加氫得2

14、,3二甲基丁烷。1 .寫出A和B的結構簡式。2 .寫出所有與A、B具有相同碳環(huán)骨架的同分異構體，并寫出其中一種異構體與HCl反應的產物。【答案】CH（CH3）21 .A的結構簡式B的結構簡式（各2分）2 .結構簡式與HCl反應產物的結構簡式ACH3CH2CH-CHCH3CH3ClCH2CH3CH3CH-CHCH2CH3IICH3ClCH2CH2CH3CH3CH2CHCH2CH2CH3ICl注：同分異構體各1分；寫對任一“對應的”水解產物得2分。第9題（8分）Xe和F2反應，可得三種氟化物，視反應條件而定。下圖表述的是將0.125mol/LXe和1.225mol/LF2為始態(tài)得到的生成物在平衡體

15、系內的分壓與反應溫度的關系。1 .應在什么溫度下制備XeF2和XeR?2 .Xe和F2生成XeF6和XeE,哪個反應放熱更多？生成的反應放熱更多。理由：3.為有效地制備XeF2,應在什么反應條件下為好？簡述理由?！敬鸢浮?.約550K約850K（各1分）2.XeB若Xe與F2生成XeR的反應放熱多，反應XeR+F2=XeB將是吸熱反應，溫度升高應有利于XeF6的生成，而由附圖可見，事實恰恰相反。（4分）（或答：反應XeF6=XeF4+F2發(fā)生在相對高的溫度下；或答：上述正向反應是體積增大的反應，所以正向反應是吸熱的）3.在上圖條件下必須在高溫下才能制備XeF2,但高溫要求的技術問題太多，因而，

16、應降低投料中F2/Xe的比值，可有效制備XeFao（2分）第10題（10分）某遠洋船只的船殼浸水面積為4500ml,與鋅塊相連來保護，額定電流密度為150mA/n2,預定保護期限2年，可選擇的鋅塊有兩種，每塊的質量分別為15.7kg和25.9kg,通過每塊鋅塊的電流強度分別為0.92A和1.2A。計算說明，為達到上述保護船體的目的，最少各需幾塊鋅塊？用哪種鋅塊更合理？為什么？【答案】首先算出通過體系的總電量：2x365dx24h/dx60min/hx60s/min=6.307x107s（1分）0.0150A/m2X4500mf=67.5A（1分）67.5AX6.307X107s=4.257X1

17、09C（1分）其次計算總共需要多少鋅：電子的量為：4.257X109C/9.65X104C/mol=4.411X104mol（1分）鋅量：4.411x104molx65.4g/mol/2x103kg/g=1443kg=1.44x103kg（1分）需質量為15.7kg/塊的鋅塊數為：1.44X103kg/15.7kg/塊=91.7塊92塊（1分）92塊X0.92A/塊=85A>67.5A,電流強度可以達到要求。（1分）25.9kg/塊：1.44x103kg/25.9kg/塊=55.6塊=56塊（1分）56塊X1.2A/塊=67.2A<67.5A,電流強度達不到要求，應當加1塊，則57

18、塊X1.2A/塊=68.4A,電流強度才能達到要求。（1分）選用較重的鋅塊更合理，因其電流弓II度較小，理論上可以保證2年保護期限，而用較輕的鋅塊因其電流強度太大，不到2年就會消耗光。（1分）第11題（5分）銷（An）是一種用途廣泛的舸系元素。241Am的放射性強度是鐳的3倍，在我國各地商場里常?？梢姷?41Am骨密度測定儀，檢測人體是否缺鈣：用241Am制作的煙霧監(jiān)測元件已廣泛用于我國各地建筑物的火警報警器（制作火警報警器的1片241Am我國批發(fā)價僅10元左右）。銷在酸性水溶液里的氧化態(tài)和標準電極電勢（E/V）如下，圖中2.62是AmV/Am3+的標準電極電勢，一2.07是Am3+/Am的標

19、準電極電勢，等等。一般而言，發(fā)生自發(fā)的氧化還原反應的條件是氧化劑的標準電極電勢大于還原劑的標準電極電勢。L能-207II1.20-0.9。試判斷金屬銅溶于過量稀鹽酸溶液后將以什么離子形態(tài)存在。簡述理由。附：E（H+/H2）=0V;E?（Cl2/Cl）=1.36V;E?（O2/H2。）=1.23V。【答案】要點1:E（Amn/Am）<0,因此Am可與稀鹽酸反應放出氫氣轉化為Amn+,n=2,3,4;但E（Am3/Am2）<0,Am2+一旦生成可繼續(xù)與H+反應轉化為Am3o（1分）（或答：E（Am3/Am）<0,n=3）要點2：E（Ami/Am3）>E（AmO*/Am4）,

20、因此一旦生成的AmT會自發(fā)歧化為Am。和Am3+。（2分）要點3:Am6是強氧化劑，一旦生成足以將水氧化為Q,或將C/氧化為Cl2,轉化為Ann+,也不能穩(wěn)定存在。（1分）一+.2+相反，AmO是弱還原劑，在此條件下不能被氧化為AmO。要點4：AnT不會發(fā)生歧化（原理同上），可穩(wěn)定存在。（1分）結論：銅溶于稀鹽酸得到的穩(wěn)定形態(tài)為Am+。第12題（8分）組合化學是一種新型合成技術。對比于傳統(tǒng)的合成反應如A+B=AR組合化學合成技術則是將一系列A（i=1,2,3,）和一系列Bj（j=1,2,3,）同時發(fā)生反應，結果一次性地得到許多個化合物的庫（library）,然后利用計算機、自動檢測儀等現代化技

21、術從庫中篩選出符合需要的化合物。今用21種氨基酸借組合化學技術合成由它們連接而成的三肽（注：三肽的組成可以是ABC也可以是AAA者AAB等等，還應指出，三肽ABC不等于三肽CBA習慣上，書寫肽的氨基酸順序時，寫在最左邊的總有未鍵合的a-氨基而寫在最右邊的總有未鍵合的較基）。1 .該組合反應能得到多少個三肽的產物庫。答：個。2 .假設所得的庫中只有一個三肽具有生物活性。有人提出，僅需進行不多次實驗，即可得知活性三肽的組成（每次實驗包括對全庫進行一次有無生物活性的檢測）。請問：該實驗是如何設計的？按這種實驗設計，最多需進行多少次實驗，最少只需進行幾次實驗？簡述理由。【答案】1 .213=92612

22、 .答案的要點有： .實驗設計：每次減少1個氨基酸用20個氨基酸進行同上組合反應，若發(fā)現所得庫沒有生物活性，即可知被減去的氨基酸是活性肽的組分。（2分） .若頭三次實驗發(fā)現所得庫均無生物活性，則可知被減去的三種氨基酸是活性肽的組成。因此，最少只需進行3次實驗就可完成實驗。（2分）第13題（11分）離于液體是常溫下呈液態(tài)的離子化合物，已知品種幾十種，是一類“綠色溶劑”。據2020年4月的一篇報道，最近有人進行了用離子液體溶解木漿纖維素的實驗，結果如下表所示：向溶解了纖維素的離子液體添加約1.0%（質量）的水，纖維素會從離子液體中析出而再生；再生纖維素跟原料纖維素的聚合度相近；纖維素分子是葡萄糖（QH2C6）的縮合高分子，可粗略地表示如下圖，它們以平行成束的高級結構形成纖維；葡萄糖縮合不改變葡萄糖環(huán)的結構；纖維素溶于離子溶液又從離子液體中析出，基本結構不變。表木漿纖維在離子液體中的溶解性離子液體溶解條件溶解度（質量C4minCl加熱到100c10%C4minCl微波加熱25%清澈透明C4minBr微波加熱57%C4minSCN:微波加熱57%C4minBF4微波加熱不溶解C4minPF4微波加熱不溶解C6minCl微波加熱5%C8minCl:微波加熱微溶表中C4minCl是1（正）丁基一3甲基咪口坐正一價離子的代號，“咪門坐”的結構如右上圖所示?；卮?/p>