当前位置:首页 >> 学科竞赛 >>

第25届全国高中学生化学竞赛理论试题(全)


第 25 届全国高中学生化学竞赛理论试题

第 25 届全国高中学生化学竞赛理论试题
2011 年 12 月 3 日 长春
?竞赛时间4小时,迟到超过30分钟者不能进考场。开始考试后30分钟内不得离场。时间到,把试卷和 答卷装入信封,放在桌面上,听到指令后方可离开考场。 ?试卷已装订成册,不得拆散。所有解答必须写在答卷上指定的方框内,写在试

卷上无效。 ?用黑色墨水笔或黑色圆珠笔答题,不得携带任何其他纸张进入考场。若需要草稿纸,可举手向监考 老师索取。 ?将营号写在试卷首页和每页答卷指定位置,否则无效。 ?允许使用非编程计算器以及直尺等文具。不得携带铅笔盒、通讯工具入场。 H 1.008 Li 6.941 Na 22.99 K 39.10 Rb 85.47 Cs 132.9 He 4.003 Ne 20.18 Ar 39.95 Kr 83.80 Xe 131.3 Rn [222]

相对原子质量
Be 9.012 Mg 24.31 Ca Sc Ti V Cr 40.08 44.96 47.88 50.94 52.00 Sr Y Zr Nb Mo 87.62 88.91 91.22 92.91 95.94 Ba La- Hf Ta W 137.3 Lu 178.5 180.9 183.8 B 10.81 Al 26.98 Ga 69.72 In 114.8 Tl 204.4 C 12.01 Si 28.09 Ge 72.61 Sn 118.7 Pb 207.2 N 14.01 P 30.97 As 74.92 Sb 121.8 Bi 209.0 O 16.00 S 32.07 Se 78.96 Te 127.6 Po [210] F 19.00 Cl 35.45 Br 79.90 I 126.9 At [210]

Mn 54.94 Tc [98] Re 186.2

Fe 55.85 Ru 101.1 Os 190.2

Co 58.93 Rh 102.9 Ir 192.2

Ni 58.69 Pd 106.4 Pt 195.1

Cu 63.55 Ag 107.9 Au 197.0

Zn 65.39 Cd 112.4 Hg 200.6

第 1 题(13 分) 同族金属 A,B,C 具有优良的导热、导电性能,若以 I 表示电离能,I1 最低的是 B, (I1+ I2)最低的是 A, (I1+ I2+ I3)最低的是 C。 1-1 同族元素 D,E,F(均为非放射性副族元素)基态原子的价层电子组态符合同一个通 式,在元素周期表中,位置在 A、B、C 所在族之前,请给出 D、E、F 的元素符号及价层电 子组态的通式。 1-2 元素 A 存在于动物的血蓝蛋白中,人对 A 元素代谢紊乱可导致 Wilson 病。 + (1) A2 硫酸盐在碱性溶液中加入缩二脲 HN(CONH2)2 会得到特征的紫色物质,该物质为-2 价的配位阴离子,具有对称中心和不通过 A 的二重旋转轴,无金属—金属键,请画出该阴 离子的结构(A 必须写元素符号,下同) 。

(2) 通过 A2 与过量的丁二酮肟形成二聚配合物, 实现了 A2 的平面正方形配位向 A2 的四 方锥形配位转化,请画出该配合物的结构(丁二酮肟用N N表示) 。
+ + +

1-3 用 B 的标准溶液滴定 KCl 和 KSCN 的中性溶液,得到电位滴定曲线,其拐点依次位 于 M、N、P 处。 (1)请分别写出在 M、N、P 处达到滴定终点的离子反应方程式。 (2)在 N 处的物质是无支链的聚合物,请至少画出三个单元表示其结构。



1

第 25 届全国高中学生化学竞赛理论试题

1-4 元素 C 的单质与单一的无机酸不起作用,但可溶于王水。C 与 O2 和 F2 作用制得化合 物 X,在 X 中 C 的质量分数为 57.43%,X 的结构与 1962 年 N.Barlett 开创性工作的产物极 为相似,通过推演给出 X 的化学式。

第 2 题(12 分) 化合物 A 为非放射性主族元素 M 与氧的化合物,将 13.712gA 与过量热 稀硝酸充分反应后,得到不溶物 B 和溶液 C,将 B 洗净后与过量草酸混合,加入过量稀硫 酸并充分反应,生成的气体全部通入过量的熟石灰溶液中,得到 4.004g 不溶物质。控制温 度,M 的单质与氧反应,生成具有较强氧化性的 D,D 含氧 10.38%。 2-1 通过计算给出 D 的化学式。

2-2 通过计算给出 A 的化学式。

2-3 给出 B 在硫酸溶液中与草酸反应的离子方程式。

2-4 图 2 示出 M 的一种氧化物的晶体结构,写出该氧化物的化学式,简述推理过程。

(a)

(b) (c) 图 2 M 的一种氧化物的晶体结构

第 3 题(10 分) 一容积可变的反应器,如图 3 所示,通过活塞维持其内部压力由于恒外 压相等。

2

第 25 届全国高中学生化学竞赛理论试题

图 3 容积可变的反应器示意图 在恒温、有催化剂条件下,反应器内进行如下反应 N2(g)+3H2(g) 2NH3(g) 3-1 若平衡时,反应器的容积为 1.0L,各物质的浓度如下: 物质 c/(mol· l )
-1

N2 0.11

H2 0.14

NH3 0.75

现向平衡体系中注入 4.0mol N2。试计算反应的平衡常数 Kc 和反应商 Qc,并由此判断 反应将向什么方向进行。

3-2 若平衡时,反应器的容积为 V,各物质的浓度分别为 c(N2),c(H2)和 c(NH3),现向平衡 体系中注入体积为 xV 的 N2(同温同压) 。设此条件下 1mol 气体的体积为 V0,试推导出 Qc 的表达式,并判断反应方向。

第 4 题(13 分) 4-1 硅酸根基本结构单元是硅氧四面体(SiO4) ,可以用三角形表示硅氧四面体的平面投影 图形,三角形的顶点代表一个 O 原子,中心是 Si 和一个顶角 O 的重叠。若干硅氧四面体可 以连接成层型结构,如图 4-1(a)所示,两个硅氧四面体共用一个氧原子,又可以将其简单地 表示为图 4-1(b)。 每一种层型结构可以用交于一点的 n 元环及环的数目来描述,例如图 4-1(b)可以描述 3 为6 。 图 4-1(c)至(h)给出在沸石分子筛中经常见到的二维三连接层结构, 图 4-1(c)和图 4-1(d) 2 2 可分别描述为 4.8 和(4.6.8)(6.8 )。 试将对图 4-1(e)至(h)的描述分别写答卷上。

3

第 25 届全国高中学生化学竞赛理论试题

图 4-1 几种层型硅酸根结构的图示方法 4-2 分子筛骨架中存在一些特征的笼型结构,见图 4-2.笼型结构是根据构成它们的多面体 的各种 n 元环进行描述的。例如图 4-2(a)所示的笼可以描述为 45.52;而图 4-2(b)的笼可以描 述为 46.62.63。 试将对图 4-2(c)至图 4-2(h)的描述写在答卷上。

图 4-2 分子筛骨架中存在的一些特征笼型结构
4

第 25 届全国高中学生化学竞赛理论试题

4-3 分子筛骨架中的笼型结构可以采用下述方法画出:将最上一层放在平面图的最内圈, 下一层放在次内圈,依此类推,直到最底层放在平面图的最外圈。图中各原子之间的连接关 系、各种环及其位置当然要与笼型结构中保持一致。例如图 4-3(a)所示的笼,可以表示为图 4-3(a′)。 图 4-3(b)至图 4-3(d)结构不完整地图示在图 4-3(b′)至图 4-3(d′), 即只给出了结构的最上 层和最下层的图示,试在答卷上画出完整的平面图。

图 4-3 几种笼型结构及图示(或不完整图示) 第 5 题(14 分) 高温条件下反应机理的研究一直是化学反应动力学的基本课题,1956 年 的诺贝尔化学奖获得者在该领域做出过杰出的贡献。科研工作者研究了 1000K 下丙酮的热 分解反应并提出了如下反应历程: CH3COCH3 k1 CH3· +CH3CO· (1) Ea(1)=351KJ· mol-1 k2 CH3CO· CH3· +CO (2) Ea(2)=42KJ· mol-1 CH3· +CH3COCH3 k3 CH4+CH3COCH2· (3) Ea(3)=63KJ· mol-1 CH3COCH2· k4 CH3· +CH2CO (4) Ea(1)=200KJ· mol-1 CH3· +CH3COCH2· k5 C2H5COCH3 (5) Ea(5)=21KJ· mol-1 5-1 上述历程是根据两个平行反应而提出的,请写出反应方程式。

5-2 实验测得 1000K 下热分解反应对丙酮为一级反应,试推出反应的速率方程。 提示:①消耗丙酮的主要基元步骤是反应(3);②可忽略各基元反应指前因子的影响。

5-3 根据 5-2 推出的速率方程,计算表观活化能。

5

第 25 届全国高中学生化学竞赛理论试题

5-4 分解产物中 CH4 可以和水蒸气反应制备 H2: CH4(g)+H2O(g) 3H2(g)+CO(g) ? ? 试根据下表数据计算该反应在 298K 时? r Gm 和平衡常数 K ,并指出平衡常数随温度 的变化趋势。 相关物质热力学数据(298K) 物质 CH4(g) H2O(g) H2(g) CO(g) H2O(l)
? ? r Gm / KJ· mol-1 ? Sm /J· mol-1· K-1

-74.4 -241.8 0 -110.5 -285.8

186.3 188.8 130.7 197.7 69.9

第 6 题(8 分) 甲酸和乙酸都是重要的化工原料。移取 20.00ml 甲酸和乙酸的混合溶液, 以 0.1000mol· l-1NaOH 标准溶液滴定至终点,消耗 25.00ml。另取 20.00ml 上述混合溶液,加 入 50.00ml0.02500mol· l-1KMnO4 强碱性溶液,反应完全后,调节至酸性,加入 40.00ml0.02 + 000mol· l-1Fe2 标准溶液,用上述 KMnO4 标准溶液滴定至终点,消耗 24.00ml。 6-1 计算混合溶液中甲酸和乙酸的总量。

6-2

写出氧化还原滴定反应的化学方程式。

6-3

计算混合酸溶液中甲酸和乙酸的浓度。

第 7 题(18 分) 2002 年,Scott 等人首次完成了的 C60 化学全合成,该成果为今后合成更 多和更丰富的 C60 衍生物带来了可能。下面是其全合成的路线(无机产物及副产物已略去) 。
Br (A) Mg a b c (B)

(C) PBr3 苯

(D) PPh3 EtOLi

(E)

d

Cl

(F) UV(254nm) -H2

CH 3 1)NBS Cl 2)KCN

(G)

(H) 1)KOH/H2O 2)SOCl2 AlCl3 DCM/Δ

(I)

6

第 25 届全国高中学生化学竞赛理论试题
Cl

Cl

TiCl4/

Cl

Cl

1100℃ 1.33Pa

Cl

C 60

7-1

写出上述合成路线中 a、b、c 和 d 所对应的试剂或反应条件。

7-2

画出上述合成路线中中间体 A~I 的结构简式。

7-3

写出中间体 J 的对称元素。

7-4

给出从中间体 I 到 J 的反应机理。

第 8 题(12 分) 最近的研究表明,某种新型的胍盐离子液体(GIL)对 Michael 加成反应 有很好的催化活性, 进一步的研究表明 GIL 还具有一定的碱性。 以下是某研究小组利用 GIL 为催化剂,合成多官能团化合物 H 的路线:
O +A GIL -H2O Δ (B) +C GIL (D) +C GIL -H2O Δ (E) NH2 NC CN Δ (H) (G) KOH -HCN (F) GIL NC CN CN CN

8-1

画出 A 和 C 的结构简式。

8-2

画出 B、D、F 和 G 的结构简式。

7

第 25 届全国高中学生化学竞赛理论试题

8-3

给出从中间体 E 到 F 的反应机理。

8-4 从周环反应的角度看,反应中间体 G 转化为目标产物需经过一次 动力为 。

迁移,其驱

8

第 25 届全国高中学生化学竞赛理论试题

第 25 届全国高中学生化学竞赛理论试题参 考答案及评分标准
第 1 题(13)

1-4(2 分) X 为[O2][AuF6]或[O2]AuF6 (1 分) 推理:从元素 C 的性质及 A,B 结果可知 C 为 Au。N.Bartlett 的开创工作与 X 极相似, 即与 O2PrF6 结构相似。产物 X 由三种单质化合而成,则应为[O2][AumFn] (m,n 正整数) ,则

由题意知 C 为 Au 元素,与 N.Bartlett 的产物(O2PtF6)结构相似,且 X 由三种单质合成, 则不妨假设 X 为[O2][AuF6]

9

第 25 届全国高中学生化学竞赛理论试题

则假设正确,X 为[O2][AuF6]。 其它合理计算和推导,且结果正确均得 2 分。 第 2 题(12 分) 2-1(4 分) 设 D 的化学式为 MOx,其摩尔质量为 y,则

16.00x ? 10.38% y ? 16.00x
若 x =1/2 若 x =1 若 x =4/3 若 x =3/2

y =69.1 M 为 Ga 氧化物无氧化性,不合题意 y =138.1 M 为 La 非主族金属,不合题意 y =184.2 M 为 W 非主族金属,不合题意 y =207.2 M 为 Pb 主族金属

所以,D 为 Pb2O3 4.004g CaCO3 沉淀的物质的量为 4.004/100.1 二 0.04000(mo1) 则 H2C2O4 的物质的量为 0.02000mol 由反应式可知 PbO2 的物质的量为 0.02000mol Pb02 质量为 (207.2+32)× O.02000:4.784g 化合物 A 中 PbO 的质量为 13.712—4.784:8.928g PbO 的物质的量为 8.928/223.2:0.04000mol 所以 n (PbO)/ n (PbO2)=2 即化合物 A 为 2PbO'Pb02 或 Pb304 2-3(1 分) Pb3O4 由 PbO 和 PbO2 组成,可以写成 2PbO·PbO2,在硫酸介质中与草酸反 应的离子方程式为

2-4(4 分) (1)由图(a)可见,晶体中有两种不同配位数的金属原子:六配位和三配位; (2)由图(c)可见,六配位和三配位的金属个数比为 1:2; (3)由图(b)可见,每个氧原子被三个金属原子共用: (4)因此有: 或者:Pb 呈现+4 和+2 两种氧化态,八面体的 Pb 为+4,三角锥体的 Pb 为+2,根据电 中性原理, 第 3 题(10 分) 。

10

第 25 届全国高中学生化学竞赛理论试题

11

第 25 届全国高中学生化学竞赛理论试题

12

第 25 届全国高中学生化学竞赛理论试题

13

第 25 届全国高中学生化学竞赛理论试题

14

第 25 届全国高中学生化学竞赛理论试题

15

第 25 届全国高中学生化学竞赛理论试题

16

第 25 届全国高中学生化学竞赛理论试题

17

第 25 届全国高中学生化学竞赛理论试题

18


相关文章:
第25届全国高中学生化学竞赛(决赛)理论试题答案
第25届全国高中学生化学竞赛(决赛)理论试题答案_学科竞赛_高中教育_教育专区。1 2 3 4 5 6 7 1 2 3 4 5 6 7 今日推荐 89...
第25届全国高中学生化学竞赛理论试题(全)
第25届全国高中学生化学竞赛理论试题(全)_学科竞赛_高中教育_教育专区。第 25 届全国高中学生化学竞赛理论试题 第 25 届全国高中学生化学竞赛理论试题 2011 年 12...
第25届全国高中学生化学竞赛(决赛)理论试题答案
第25届全国高中学生化学竞赛(决赛)理论试题答案_学科竞赛_高中教育_教育专区。1 2 3 4 5 6 7 1 2 3 4 5 6 7 今日推荐 88...
中国化学会第25届全国高中学生化学竞赛(省级赛区)试题、标准答案
中国化学会第25届全国高中学生化学竞赛(省级赛区)试题、标准答案 隐藏>> 中国化学会第 25 届全国高中生化学竞赛(省级赛区)参考答案 分享到: X 分享到: 使用...
中国化学会第25届全国高中学生化学竞赛试题及答案(word版)
中国化学会第25届全国高中学生化学竞赛试题及答案(word版)_高二理化生_理化生_...第 6 题(10 分)NO2 和 N2O4 混合气体的针管实验是高中化学的经典素材。理论...
2015年第29届全国高中学生化学竞赛决赛理论试题
2015年第29届全国高中学生化学竞赛决赛理论试题_学科竞赛_高中教育_教育专区。2015年第29届全国高中学生化学竞赛决赛理论试题全word版 ...
第25届全国高中生化学竞赛(决赛)理论试题
2001年全国高中学生化学竞... 3页 5财富值如要投诉违规内容,请到百度文库投诉...第25届全国高中化学竞赛(决赛)理论试题 隐藏>> 图3 容积可变的反应器示意图...
中国化学会第25届全国高中学生化学竞赛试题及答案(word版)
中国化学会第25届全国高中学生化学竞赛试题及答案(word版)_学科竞赛_高中教育_...第 6 题(10 分)NO2 和 N2O4 混合气体的针管实验是高中化学的经典素材。理论...
第25届全国高中生化学竞赛初赛试题
中国化学会第 25 届全国高中化学竞赛初赛试题第1题 题 (15 分) 1-1 ...(10 分)NO2 和 N2O4 混合气体的针管实验是高中 化学的经典素材、理论估算和...
更多相关标签:
高中化学竞赛试题 | 高中化学竞赛初赛试题 | 全国高中化学竞赛试题 | 高中化学竞赛复赛试题 | 高中化学竞赛决赛试题 | 2015高中化学竞赛试题 | 初中化学竞赛试题 | 化学竞赛试题 |