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2005年全国高中学生化学竞赛理论试题


! % % 0 年第 " 期 !!!!!!!!!!!!!!! 化 ! 学 ! 教 ! 育

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" M M D 年全国高中学生化学竞赛理论试题
上海化学化工学会 ! 华东理工大学命题组

第!题 !! ! 白色晶体 ; 是用 浓 硫 酸 与 尿 素 反 应 产 生 的 &q

uot;; 不 含 结晶水 # 不吸潮 # 易 溶 于 水# 摩尔质量小于& 用 % % D : # E! +
@&

极材料在充电和放电时晶体中的锂离子可在晶体中 移 动 # 而 且个数可变 " 并说明 晶 体 中 锂 离 子 的 增 减 对 锰 的 氧 化 态 有 何影响 "

途广泛 # 如造纸 $ 纺织 $ 电 镀$ 水 处 理 和 有 机 合 成 等"野 外 地 质人员用它来鉴定石灰岩远比用盐酸方便 " 在酸性 条 件 下 # 释 放 出 & 摩 尔 氮 气# & 摩尔 ; 与过量亚硝 酸 钠 水 溶 液 反 应 # 接着加入过量的 W 产生 & 摩尔 W 6 = : 6 V > ! 水溶液 # $ 沉淀 " !!&@& 写出 ; 的 结 构 式 和 化 学 名 称 "% 写不出结构式 可从监考教师处得 到 答 案 # 但 要 当 场 扣 ! 分& 仍应回答本题 " 其他问题 ’ !!&@! !!&@" 程式 " &+ D :高 碘 酸 与 过 量 碘 化 物 反 应 产 !! ! 在近中性溶液中 # 生 &+ 将所得溶液酸化 # 又产生 "+ D : a D : a !# !" !!&@$ 用配平的化学方程式来说明上述现象 " 过 !! ! 油气井开采到后期一般需要注水以开采深层 油 气 # 一段时间后往往还要 再 注 入 甲 醇 之 类 有 机 溶 剂 才 能 产 出 更 多的油气 " !!&(0 第"题 !!!@& 在答卷纸给出的空模板上画出/ 6 7 I @ 二氯 ! 二 % 合钴% ’ 离子的所有几何异构体的结构式" !# "@ 丁二胺 ’ a a a % 注) !# "@ 丁二胺又名 !# "@ 二氨基丁烷 ’ !!!@! !!!@" 第#题 !! 目前商品化的锂 离 子 电 池 正 极 几 乎 都 是 锂 钴 复 合 氧 化 物# 其理想结构如答卷纸的图 "@& 所示 " !!"@& !!"@! !!"@" % 最简式 ’ " !!"@$ !!"@0 锂离子电池必须 先 长 时 间 充 电 后 才 能 使 用 " 写 锂锰复合氧化物是另一种锂离子电池正极材 出上述锂钴氧化物作为正极放电时的电极反应 " 料 " 它的理想晶体中有 ! 种 多 面 体 ) 4 * > 7 > $四 面 体 和 T #八 面体 # 个数比 & ) !# 4 * > T 7 > $ 四面体相互分离 # #八 面 体 的 所 有氧原子全部取自 4 * > $ 四面体 " 写出这种晶体的化学式 " !!"@# 从图 "@! 获取信 息 # 说明为什么锂锰氧化物正 在 答 卷 纸 的 图 "@& 上 用 粗 线 框 出 这 种 理 想 结 这种 晶 体 的 一 个 晶 胞 里 有 几 个 锂 原 子$ 几个钴 给出这种理想结构 的 锂 钴 复 合 氧 化 物 的 化 学 式 构的锂钴复合氧化物晶体的一个晶胞 " 原子和几个氧原子? 指出其中有旋光性的异构体 " 已知其中有一种异 构 体 的 氯 被 其 他 负 一 价 阴 离
\ 7 c = K c
! X 溶液滴定 = K Q : c " " " " " "( 2 ! !X \ 7 !X = K "X Q :

写出上述制备 ; 的化学方程式 " 写出 ; 在酸性条件下与亚硝酸钠 反 应 的 化 学 方

图 #I"

锂锰复合氧化物正极材料的理想晶体的结构示意图

第7题
!X !X 和\ 共存的 C GQ 配 位 滴 定 法 可 测 定 与 = K 7 !! 用 A "X 的 含 量# 以R 测 定 的 相 对 误 差 ; m%1 Q : QB 为 指 示 剂 #

注) 表中的配合物电荷数被省 &Y " 测定过程 可 表 述 如 下 % 略& 游离的 A ) C GQ 的各种形体均被简写为 c’
\ 7 c = K c Q : c
过量# "X A C GQ% 2&’ \ : """""""" ( 9!"# / L 六 次% 亚’ 甲基四胺 9 0!# / L

简述注入甲醇的作用 "

\ 7 c = K c Q : c """""""" ( " " "( #
R QB

R Q B c =

c

Q

W \ 7 c = K c
" @ Q : [ #

子取代的速率最慢 " 它是哪一种?如何理解它的这种性质?

\ 7 c = K c
! X 溶液滴定 " @ = K Q : [ # " " " " " "( 2 "

= K @R Q B C

B9 [ R $ Q B " " "( /沸

c



A

[

配合物稳定常数的对数值 : !稳 的数据 ) !! 附 ) E = K c!& ’1 ’!!\ 7 c!& #1 0
"@ Q : [ 81 3 !& #

Q : c!& #1 &

= K @R QB!& #

!!$@& !!$@! !!$@"

写出从 C 框状态到 A 框状态的反应式并配平 " [ 框状态内还应存在何种物质? 是否需确知所用 A C GQ 溶液的准确浓度? 2& 是
!X 若从 = 框 状 态 到 C 框 状 态 时 = 溶液滴过量 K

否需要准确读取并记录?简述原因 " !!$@$ 问) 了# % ’ 对最终的测定结果将 引 入 正 误 差 还 是 负 误 差? 还 是 * 无影响? % ’ 如你认为有影响 # 在实验方面应如何处理? * *

$# !$
!!$@0

化 ! 学 ! 教 ! 育 !!!!!!!!!!!!!!! % % 0 年第 " 期
设 试 液 取 量 2% 和 2& ! 2! ! 2" 均 以 + 4 为 单 位"
@&

" ! % 分别为 3Q :的摩尔质量 # D : % &# A C GQ% &# = K E$ + :为 Q A C
!X 溶液的浓度# " 列 出 试 液 中Q GQ和 = K + D :$ 4@& % :含 量

% = ># E # % Q E !> I % Q I E# # % 9! E % > E !#

@& & %1 0 ! 0 @" &1 % 0 % % %

& 8 31 # 3 $ & ! &1 " $ !1 0 0 & " %1 # ’ $ ! % 01 & " ’

# $4@& % 的计算式 & E 第D题 团% 在空间有特定取向而使 !! 同分异构体分 子 中 的 原 子 # 这类 分 子 被 它有可能与其镜像不相重合而呈现对映异构体 " 称为手性分子 & !!0@& 已知# 4@ % =9W / = : [的旋光活性的符号可用 # 来表示 " 下列 &!$ 所示的 $ 个结构式中哪个是左旋的? X%

!!#@&

甲醇脱氢是制甲醛最简单的工业方法 ’ % %X 9! # % =9">9 # E E E & & &9=9> #

即甲醇蒸 气 和 一 !! 甲醇氧化是制甲醛的另一种工业方法 " 定量的空气通过 Q 甲醇即被氧化得到甲醛 ’ E 催化剂层 " %X & > %& %X 9!> # % =9">9 # E E E E & &9=9> # !# ! 对! 8 ’1 & 0_ 时 的 上 述 !种 !! 试通过简单的 热 力 学 分 析 " 方法作出评价 & !!#@! 实际上 " 甲醇氧化 制 甲 醛 的 反 应 " 是甲醇脱氢反 应和氢氧化合反应 的 结 合 & 试 通 过 计 算 分 析 两 反 应 结 合 对 制甲醛的实际意义 & 下图是甲醇制甲醛有关反应的: !6随温度 7 的 E

!!0@!

指出 下 列 化 合 物 中 无 手 性 的 化 合 物" 并简述为

! !#@"

什么无手性 &

变化 & 试指出图中曲线 # ! # ! # &% !% "%分 别 对 应 哪 个 化 学 反 应?为什么?

!!0@"

带有 " 个不同取代基的胂化物如 ’

# # 但带有 " 个不 I = = !!=9"Q !9 0% #9 0=9 ! % 有光学活性 " 同取代基的胺如 ’ # 没 有 光 学 活 性" =9"B# = = !9 0% #9 0=9 !% 为什么?但类似 & 那 样 结 构 的 光 学 活 性 的 胺 又 是 可 以 稳 定 存在的了 " 为什么? !! 有关反应有 ’ %& %X9! # % =9">9 # E E E & &9=9> # %X & > %& %X 9!> # % =9">9 # E E E E & &9=9> # !# ! 和在氧化法中不可避免的深度氧化反应 ’ %X 9=9> # E 第L题 蚁醛 ) & 含甲醛 " 甲醇’ Y的水 3 Y !$ % Y! !! 甲醛亦称 ( 溶液俗称 ( 福尔马林 ) & 甲醛是重要的有机合成原 料 " 大量用 于生产树脂 ! 合成纤 维 ! 药 物! 涂 料 以 及 用 于 房 屋! 家具和种 子的消毒等 &
n 利用下表所给数据回答问题 # 设5 5+n 和 V + 均不随温

& #% %X 9!> # % > ># E E & &= ! E & !

!!#@$

氧化法制 甲 醛 时 " 温度为0 总压为& 0 %2 ! % & " ! 0

银逐渐失去光泽并 R 6 的甲醇与空气混 合 物 通 过 银 催 化 剂 " 试 通 过 计 算 判 断 上 述 现 象 是 否 由 于Q 且碎裂 & E氧 化 成 # % 所致 & Q I E !> !!#@0 以= > 和 9! 为 原 料 可 以 合 成 甲 醇 &0 % %2 和 ! 0 在催化剂 TR 6时 " = > 和 9! 的 体 积 比 为&k!的 合 成 气 " 发生如下两平行反应 ) 和 * ’ \ 7 >@= / : !> " @Q !> " 存在下 "
) 2 & & &=9">9 > X! 9!1 !!= * & & 9!> & & & = !9 0>9 X ! ! 3

度而变化 % &
一些物质的热力学数据 ! " S H1 ! D _" 物质 % = E !9 0>9 # % =9 E ">9 # % 9=9> # E % 9 E !> #
@& @& * $+ * $_@&$+ 5+n Z ‘ D : 6+n ‘ D : 5 M

@! " 01 & % @! % %1 # # @& % ’1 0 3 @! $ &1 ’ & ’

! ’ !1 3 % ! " 81 ’ & ! & ’1 3 3 & ’ ’1 ’ ! 0

试计算平衡产物 = 9 9和= 9 的摩尔分数之比 & "> !9 0> 第N题

! % % 0 年第 " 期 !!!!!!!!!!!!!!! 化 ! 学 ! 教 ! 育
所以原 则 上 可 !! 化学反应一般是由若干基元反应构成的 ! 由反应机理建立反应的速率方程 " 在科学研究工作 中 ! 往往 然后再用各种实验方 法 和 手 根据实践经验先假设反应机理 ! 段! 检验所设反应机理的正确性 " 硝酰胺在水溶液中的分解反应为 # $ %X 9!> B> E !B9 !"(B !> 实验测得其速率方程为 # N & B> !B9 ! X & 8 < < : & & B> B> 9 !B9 ! !B9 ! "> N 9 你认 为 何 者 是 !!3@&! 有研究者提出下列 " 种反应机理 ! 合理的?并写出 : 的表达式 " ) * > $ 瞬间达到平衡 %
X $ % X 9">X B> E !B9 " "( B !> X + B> !B9 !X 9 !> ?@ X 9 ">

,# ",

其结构在 & 自 然( 杂志 得到的 ! 8 3 #年 得 到 确 认"据 英 国 的 ’ 在! 青蒿素与疟虫接触后直 % % " 年 ’ 月的一篇 论 文 中 报 道 ! 故 半 衰 期 短! 疟虫 接与疟虫的细胞膜 作 用 而 起 到 杀 虫 效 果 ! 也难以产生抗药性 " 此外 ! 青蒿素还没有抗疟常用药 ) 奎宁* 所产生 的 副 作 用 " 我 国 研 制 的 青 蒿 素 类 药 物 ) 蒿 甲 醚* 于 ! % % $ 年接受了泰国最高医学 奖 的 表 彰 " 青 蒿 素 的 结 构 式 如 & 所示 " ’@& ’@! ’@" 青蒿素分子中有什么官能团? 青蒿素分子中有几个手性碳原子? 青蒿素的全合成工作 也 是 由 我 国 的 科 研 人 员 首

次完成的 ! 根据给 予 的 反 应 过 程 写 出 ’! /! &! ;! <! =! >! ! ?! @ A 所代表的反应试剂 " !!’@$ 全合 成 工 作 中 最 后 一 步 从 & %到&的反应涉及 到哪几种化学反应类型?

$ % X 9!> B> E !B9 ! "( B !>
X B> !B9 ! X 9 ">

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$ 缓慢反应 % $ 瞬间达到平衡 % $ 缓慢反应 %

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@ $ % X >9@ B> E !B9 ?@B !>

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$ 快速反应 %

将反应在 9 恒定 的 缓 冲 介 质 中 ! !!3@!! 在实验温度和 L 密闭的容器中进行 ! 测得 B !> 气 体 的 压 力 , 随 时 间 的 变 化 数据如下表 #
&+ 9 * 7 &Z R 6 , % % 0 & % & 0 ! % ! 0 o

#1 ’ % & !1 $ % & 31 ! % ! %1 ’ % ! $1 % % $ %1 % %

并证明: & & 9 !! 求 B> E !B9 ! 分 解 反 应 的 半 衰 期9 & !! & !与缓 冲介质的 L 9 呈线性关系 " 第H题 8 3 ! 年从中药青 蒿 中 提 取 !! 青蒿素是我国科技工作者于 &

" M M D 年全国高中学生化学竞赛实验试题
上海化学化工学会 ! 华东理工大学命题组

从盐泥中提取七水合硫酸镁
!! 实验内容
盐泥是氯碱工 业 中 的 废 渣 ! 分 为 一 次 盐 泥 和 二 次 盐 泥" 一次盐泥中 含 有 镁 + 钙+ 铁+ 铝+ 锰的硅酸盐和碳酸盐等成分! 其中含镁 $ 以T $ 约& >9% 0 Y"本 实 验 要 求 从 一 次 盐 E !计% , " 泥中提取 T V > 3 9!> E $ 本实验考试具体内容包括下列 " 个部分 # $ % 从一次盐泥中提取 T & V > 3 9!>" E $, % 测定 T $ ! V > 3 9!> 的含量 " E $, $ % 回答思考题并完成实验报告 " " !
n $ !I = 6 >9% <"1 3i& %@# !. L n 8 $ !I [ ) >9% <"1 %i& %@" ". L # n $ [ ) >9% <’1 %i& %@& !!!I !. L $ n $ !I T 7 >9% <$1 %i& %@& !. L -

!

" n $ !I Q : >9% <&1 "i& %@" ". L -

& !1 ! 物质的溶解度 $ & % % 9!>% E E
温度&2 % & % ! % $ % # % 溶解度 ’ % & % %

"! 物质的某些性质
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n I L % $ T >9% <#1 %i& %@& E !.

T V > 3 9!>! %1 " ! "1 " ! 01 ! " %1 ’ " 01 " " 01 ’ " "1 $ E $, = 6 V > ! 9!> %1 ! ! "%1 ! ! $%1 ! 0 0%1 ! # 0%1 ! $ $%1 ! " $%1 ! % 0 $,

2005年全国高中学生化学竞赛理论试题
作者: 作者单位: 刊名: 英文刊名: 年,卷(期): 被引用次数: 上海化学化工学会, 华东理工大学命题组

化学教育 CHINESE JOURNAL OF CHEMICAL EDUCATION 2005,26(3) 0次

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