中國(guó)化學(xué)會(huì)第25屆全國(guó)高中學(xué)生化學(xué)競(jìng)賽試題及答案(word版)

第6頁中國(guó)化學(xué)會(huì)第25屆全國(guó)高中學(xué)生化學(xué)競(jìng)賽評(píng)分通則：1．凡要求計(jì)算的，沒有計(jì)算過程，即使結(jié)果正確也不得分。2．有效數(shù)字錯(cuò)誤，扣0.5分，但每大題只扣1次。3．單位不寫或表達(dá)錯(cuò)誤，扣0.5分，但每大題只扣1次。4．只要求1個(gè)答案、而給出多個(gè)答案，其中有錯(cuò)誤的，不得分。5．方程式不配平不得分。6．不包括在此標(biāo)準(zhǔn)答案的0.5分的題，可由評(píng)分組討論決定是否給分。第1題（15分）1-12011年是國(guó)際化學(xué)年，是居里夫人獲得諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)100周年。居里夫人發(fā)現(xiàn)的兩種化學(xué)元素的元素符號(hào)和中文名稱分別是和。1-2向TiOSO4水溶液中加入鋅粒，反應(yīng)后溶液變?yōu)樽仙?。在清夜中滴加適量的CuCl2水溶液，產(chǎn)生白色沉淀。生成白色沉淀的離子方程式是；繼續(xù)滴加CuCl2水溶液，白色沉淀消失，其離子方程式是。1-320世紀(jì)60年代維也納大學(xué)V.Gutmann研究小組報(bào)道，三原子分子A可由SF4和NH3反應(yīng)合成；A被AgF2氧化得到沸點(diǎn)為為27℃確示出單鍵和重鍵，不在紙面上的鍵用楔形鍵表示，非鍵合電子不必標(biāo)出）。1-4畫出Al2(n-C4H9)4H2和Mg[Al(CH3)4]2的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式。1-5已知E?(FeO42—/Fe3+)=2.20V，E?(FeO42—/Fe(OH)3)=0.72V。①寫出氯氣和三氯化鐵反應(yīng)形成高鐵酸根的離子方程式。。②寫出高鐵酸鉀在酸性水溶液中分解的離子方程式。。③用高鐵酸鉀及鎂等組成堿性電池，寫出該電池的電極反應(yīng)。第2題（11分）2-1畫出2,4-戊二酮的鈉鹽及Mn3+形成的電中性配合物的結(jié)構(gòu)式（配體用表示）。2-2已知該配合物的磁矩為4.9玻爾磁子，配合物中Mn的未成對(duì)電子數(shù)為。2-3回答：該化合物有無手性？為什么？2-4畫出2,4戊二酮負(fù)離子的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式（必須明確其共軛部分），寫出其中離域π鍵的表示符號(hào)。2-5橙黃色固體配合物A的名稱是三氯化六氨合鈷(Ⅲ)，是將二氯化鈷、濃氨水、氯化銨和過氧化氫混合，以活性炭為催化劑合成的。機(jī)理研究發(fā)現(xiàn)，反應(yīng)過程中首先得到Co(NH3)62+離子，隨后發(fā)生配體取代反應(yīng)，得到以新配體為橋鍵的雙核離子B4+，接著發(fā)生橋鍵斷裂，同時(shí)2個(gè)中心原子分別將1個(gè)電子傳遞到均裂后的新配體上，得到2個(gè)C2+離子，最后C2+離子在活性炭表面上發(fā)生配體取代反應(yīng)，并及氯離子結(jié)合形成固體配合物A。寫出合成配合物A的總反應(yīng)方程式；畫出B4+和C2+離子的結(jié)構(gòu)式。總反應(yīng)方程式：B4+和C2+離子的結(jié)構(gòu)式：第3題（8分）近年來，某些輕元素的含氫化合物及其復(fù)合體系作為氫源受到廣泛關(guān)注?；衔顰（XYH2）和B（XH）都是具有潛在應(yīng)用價(jià)值的釋氫材料。A受熱分解生成固體化合物C并放出刺激性氣體D，D可使?jié)駶?rùn)的pH試紙變藍(lán)。A和B混合可優(yōu)化放氫性能。研究發(fā)現(xiàn)，該混合體系的放氫反應(yīng)分三步進(jìn)行：2A=C+D⑴D+B=A+H2⑵C+B=E+H2⑶將A和B按1∶2的摩爾（物質(zhì)的量）比混合，在催化劑作用下，所含的氫全部以氫氣放出，失重10.4%。A、C、E均能水解生成F和D。G是由X和Y組成的二元化合物，其陰離子是二氧化碳的等電子體，G分解生成E和一種無色無味的氣體I。寫出A、B、C、D、E、F、G和I的化學(xué)式。第4題（9分）固溶體BaInxCo1-xO3-δ是兼具電子導(dǎo)電性及離子導(dǎo)電性的功能材料，Co的氧化數(shù)隨組成和制備條件而變化，In則保持+3價(jià)不變。為測(cè)定化合物BaIn0.55Co0.45O3-δ中Co的氧化數(shù)，確定化合物中的氧含量，進(jìn)行了如下分析：稱取0.2034g樣品，加入足量KI溶液和適量HCl溶液，及樣品反應(yīng)使其溶解。以淀粉為指示劑，用0.05000mol/LNa2S2O3標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定，消耗10.85mL。4-1寫出BaIn0.55Co0.45O3-δ及KI和HCl反應(yīng)的離子方程式。4-2寫出滴定反應(yīng)的離子方程式。4-3計(jì)算BaIn0.55Co0.45O3-δ樣品中Co的氧化數(shù)SCo和氧缺陷的量δ（保留到小數(shù)點(diǎn)后兩位）。第5題（10分）1965年合成了催化劑A，實(shí)現(xiàn)了溫和條件下的烯烴加氫。5-1A是紫紅色晶體，分子量925.23，抗磁性。它通過RhCl3·3H2O和過量三苯膦（PPh3）的乙醇溶液回流制得。畫出A的立體結(jié)構(gòu)。5-2A可能的催化機(jī)理如下圖所示（圖中16e表示中心原子周圍總共有16個(gè)電子）：畫出D的結(jié)構(gòu)式。5-3確定圖中所有配合物的中心原子的氧化態(tài)。5-4確定A、C、D和E的中心離子的雜化軌道類型。5-5用配合物的價(jià)鍵理論推測(cè)C和E顯順磁性還是抗磁性，說明理由。第6題（10分）NO2和N2O4混合氣體的針管實(shí)驗(yàn)是高中化學(xué)的經(jīng)典素材。理論估算和實(shí)測(cè)發(fā)現(xiàn)，混合氣體體積由V壓縮為V/2，溫度由298K升至311K。已知這兩個(gè)溫度下N2O4(g)2NO2(g)的壓力平衡常數(shù)Kp分別為0.141和0.363。6-1通過計(jì)算回答，混合氣體經(jīng)上述壓縮后，NO2的濃度比壓縮前增加了多少倍。6-2動(dòng)力學(xué)實(shí)驗(yàn)證明，上述混合氣體幾微秒內(nèi)即可達(dá)成化學(xué)平衡。壓縮后的混合氣體在室溫下放置，顏色如何變化？為什么？第7題（9分）12000年前，地球上發(fā)生過一次大災(zāi)變，氣溫驟降，導(dǎo)致猛犸滅絕，北美Clovis文化消亡。有一種假說認(rèn)為，災(zāi)變緣起一顆碳質(zhì)彗星撞擊地球。2010年幾個(gè)研究小組發(fā)現(xiàn)，在北美和格林蘭該地質(zhì)年代的地層中存在超乎尋常濃度的納米六方金剛石，被認(rèn)為是該假設(shè)的證據(jù)。7-1立方金剛石的晶胞如圖7-1所示。畫出以兩個(gè)黑色碳原子為中心的C—C鍵及所連接的碳原子。7-2圖7-2上、下分別是立方金剛石和六方金剛石的碳架結(jié)構(gòu)。它們的碳環(huán)構(gòu)型有何不同？7-3六方硫化鋅的晶體結(jié)構(gòu)如圖7-3所示。用碳原子代替硫原子和鋅原子，即為六方金剛石。請(qǐng)?jiān)谠搱D內(nèi)用粗線框出六方金剛石的一個(gè)晶胞，要求框線必須包含圖中已有的一段粗線，且框出的晶胞體積最小。7-4立方金剛石中周期性重復(fù)的最小單位包含個(gè)碳原子。第8題（10分）化合物B是以β-紫羅蘭酮為起始原料制備維生素A的中間體。β-紫羅蘭酮維生素A由β-紫羅蘭酮生成B的過程如下所示：8-1維生素A分子的不飽和度為。8-2芳香化合物C是β-紫羅蘭酮的同分異構(gòu)體，C經(jīng)催化氫解生成芳香化合物D，D的1HNMR圖譜中只有一個(gè)單峰。畫出C的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式。8-3畫出中間體B的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式。8-4以上由β-紫羅蘭酮合成中間體B的過程中，⑵、⑶、⑷、⑹步反應(yīng)分別屬于什么反應(yīng)類型（反應(yīng)類型表述須具體，例如取代反應(yīng)必須指明是親電取代、親核取代還是自由基取代）。第9題（10分）化合物A、B和C的分子式均為C7H8O2。它們分別在催化劑作用和一定反應(yīng)條件下加足量的氫，均生成化合物D（C7H12O2）。D在NaOH溶液中加熱反應(yīng)后在酸化生成E（C6H10O2）和F（CH4O）。A能發(fā)生如下轉(zhuǎn)化：A+CH3MgClM（C8H12O）N（C8H10）生成物N分子中只有3種不同化學(xué)環(huán)境的氫，它們的數(shù)目比為1∶1∶3。9-1畫出化合物A、B、C、D、E、M和N的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式。9-2A、B和C互為哪種異構(gòu)體？（在正確選項(xiàng)的標(biāo)號(hào)前打鉤）①碳架異構(gòu)體②位置異構(gòu)體③官能團(tuán)異構(gòu)體④順反異構(gòu)體9-3A能自發(fā)轉(zhuǎn)化為B和C，為什么？9-4B和C在室溫下反應(yīng)可得到一組旋光異構(gòu)體L，每個(gè)旋光異構(gòu)體中有個(gè)不對(duì)稱碳原子。第10題（8分）威斯邁爾反應(yīng)是在富電子芳環(huán)上引入甲酰基的有效方法。其過程首先是N,N-二甲基甲酰胺及POCl3反應(yīng)生成威斯邁爾試劑：接著威斯邁爾試劑及富電子芳環(huán)反應(yīng)，經(jīng)水解后在芳環(huán)上引入甲?；＠纾?0-1用共振式表示威斯邁爾試劑正離子。10-2由甲氧基苯轉(zhuǎn)化為對(duì)甲氧基苯甲醛的過程中，需經(jīng)歷以下步驟：⑴芳香親電取代⑵分子內(nèi)親核取代⑶親核加成⑷質(zhì)子轉(zhuǎn)移⑸消除。畫出所有中間體的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式。10-3完成下列反應(yīng)：參考答案和評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)：第1題（15分）1-1Ra鐳Po釙1-2Ti3++Cu2++Cl—+H2O=TiO2++CuCl↓+2H+CuCl+Cl—=CuCl2—我析：Zn是強(qiáng)還原劑，將TiO2+還原到低（+3）價(jià)態(tài)，而低價(jià)態(tài)Ti可能顯還原性，將Cu2+還原，從而生成CuCl沉淀。1-31-41-5①2Fe3++3Cl2+16OH—=2FeO42—+6Cl—+8H2O②4FeO42—+20H+=4Fe3++3O2+10H2O③正極：FeO42—+4H2O+3e—=Fe(OH)3+5OH—負(fù)極：Mg+2OH—-2e—=Mg(OH)2第2題（11分）2-12-242-3有。該化合物只有旋轉(zhuǎn)軸（第1類對(duì)稱元素）。2-42-52CoCl2+10NH3+2NH4Cl+H2O2→2Co(NH3)6Cl3+2H2O第3題（8分）A．LiNH2B．LiHC．Li2NHD．NH3E．Li3NF．LiOHG．LiN3I．N2第4題（9分）4-1BaIn0.55Co0.45O3-δ+(1.45-2δ)I—+(6-2δ)H+=Ba2++0.55In3++0.45Co2++(1.45-2δ)/2I2+(3-δ)H2O4-22S2O32—+I2=S4O62—+2I—4-3根據(jù)化合物的電中性原則，有2+0.55×3+0.45SCo=2×(3-δ)（a）根據(jù)反應(yīng)中的電子得失關(guān)系，有0.45×(SCo-2)×n(樣品)=2n(I2)（b）其中：n(樣品)=0.2034g/M=0.2034/(275.0-16.00δ)moln(I2)=n(S2O32—)/2=0.05000M×10.85mL/2=0.2712×10-3解(a)和(b)聯(lián)立方程得SCo=3.58δ=0.37第5題（10分）5-1A：5-2D：5-2A+1B+1C+3D+3E+35-4Ad2sp3Cdsp3Dd2sp3Edsp5-5順磁性理由可由下圖表達(dá)：第6題（10分）6-1⑴設(shè)混合氣體未被壓縮，在298K（V1、T1）達(dá)平衡，N2O4(g)的平衡分壓為p1，NO2(g)的平衡分壓為p2，則p1+p2=1atm(a)KP(298K)=(p2/p?)2/(p1/p?)=0.141(b)解聯(lián)立方程(a)和(b)，得：p1=0.688atm，p2=0.312atm⑵設(shè)針管壓縮未發(fā)生平衡移動(dòng)，已知pT1=1atm，T1=298K，T2=311K，V2/V1=1/2，根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程pT1V1/T1=pT2V2/T2，解得：pT2=2.087atm，N2O4(g)的分壓p1=1.436atm，NO2的分壓p2=0.651atm⑶壓縮引發(fā)壓力變化，QP=0.6512/1.436=0.296<0.363=KP(311K)，平衡正向移動(dòng)。設(shè)達(dá)到平衡時(shí)N2O4(g)分壓減小xatm，則NO2的分壓增加2xatm，有：KP(311K)=[(p2+2x)/p?]2/[(p1-x)/p?]=0.363(c)解得：x=0.0317atm。N2O4(g)的平衡分壓p1(311K)=1.404atm，NO2(g)的平衡分壓為p2(311K)=0.714atm⑷濃度比等于分壓比：p2(311K)/p2(298K)=0.714/0.312=2.29，增加了1.29倍。6-2壓縮后的混合氣體在室溫下放置，溫度逐漸