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2013年福建省化学竞赛预赛试题


2013 年福建省高中学生化学竞赛预赛试题
第 1 题(10 分)I2 和 S2O32-间发生的是一个速率快、定量进行的反应,常用在分析化学中。 1-1 写出化学反应离子方程式;

1-2 通常该反应在近中性条件下进行,为什么?

1-3 若把 I2 液滴入 S2O32-液,即使在碱性液(pH≈11)中,也能发生定量反应。为什么?



1-4 硫代硫酸钠在药剂中常用作解毒剂,可解卤素单质(如 Cl2) 、重金属离子(如 Hg2+)及氰化 钾中毒。写出化学反应方程式。

第 2 题(10 分)元素 A 在 n=5,l=0 的轨道上有一个电子,它的次外层 l=2 的轨道上电子处于全充 满状态;元素 B 与 A 在同一周期,若 A、B 的简单离子混合则有难溶于水的黄色沉淀 AB 生成; 黄色沉淀 AB 可溶于氰化钾溶液,再加入含有 C 的简单阴离子溶液后又有黑色沉淀生成,该黑色 沉淀可溶于硝酸,并产生乳白色沉淀、同时放出刺激性气体。 2-1 写出元素 A、B、C 的价层电子构型;

2-2 A、B、C 各处于第几周期第几族?

2-3 写出题目中涉及到的化学反应的离子方程式。

第 3 题(10 分)在地球的电离层中,可能存在以下离子:ArCl+、OF+、NO+、PS+、SCl+。 3-1 说明这些离子中心原子的杂化方式;

3-2 预测哪一种离子最稳定?哪一种离子最不稳定?说明理由。

1

第 4 题(10 分)氮是最常见的元素,其化合物用途十分广泛,回答下列问题: 4-1 为什么在 N3-离子中,两个 N-N 键的键长相等,而在 HN3 中却不相同?

4-2 CO 与 N2 是等电子体,具有完全相同的分子轨道和一些类似的性质,但为什么 CO 和金属形成 配合物要比 N2 容易?

4-3 氮气常用作保护气体, 其中所含的微量氧可通入连二亚硫酸钠的碱性溶液除去。 写出化学反应 方程式。

4-4 实验室中 NH4NO3 热分解制得的 N2O 中混有少量 NO, 如何使用简单的方法除去?并写出化学 反应方程式。

4-5 NaNO3 和 NaNO2 均为白色固体,如何鉴别?并写出化学反应的离子方程式。

第 5 题(10 分)同温(300K) 、同体积(气相、液相体积均相同)的 A、B 两瓶液体中通入同量 的 CO2(g),其中,A 瓶液体为蒸馏水,B 瓶液体为石灰水。 5-1 哪一瓶液体溶解的 CO2(g)多?CO2(aq)的浓度又如何?其理论依据是什么?

5-2 往 B 瓶中继续通入 CO2(g),直到沉淀完全溶解。试从化学平衡的有关公式:

?G θ ? ?RT ln K θ 定性解释上述现象。已知,碳酸的离解常数:
CO2(aq) + H2O = H+ + HCO310 K1θ =4.5×
-7
θ HCO3-(aq) = H+ + CO32- K2 =4.7× 10-11

第 6 题(10 分)根据结构化学的知识,回答下列问题: 6-1 写出下列分子或离子中,中心原子所采用的杂化轨道: (a)C2H2, (b)NH3, (c)SO2, (d)NO3-, (e)[Fe(H2O)6]2+

6-2 根据价电子对互斥理论,推测下列分子的几何构型: (a)CO2, (b)CH4, (c)PCl5, (d)XeO4, (e)ICl42

第 7 题(10 分)本题计算所需相对原子质量或分子量:N,14.0;NH4Cl,53.5;NH4NO3,80.0; (NH4)2SO4,132.1 7-1 有一 NH4Cl 样品,可能混有 NH4NO3 或(NH4)2SO4 中的一种,分析其 N 含量为 24.0%。问混入 的杂质为何物质,并计算 NH4Cl 的含量?

7-2 克氏定氮法是测量样品中 N 含量的一种化学分析方法。准确称取某一含铵盐样品 0.438g 置于 克氏定氮仪中,加入适量水溶解,加入过量的 NaOH 溶液后加热,释放出的氨气全部导入 50.0mL0.100mol/LH2SO4 溶液。取下与氨气反应后的 H2SO4 溶液,加入 3 滴甲基橙指示剂,采用 0.200mol/LNaOH 标准溶液滴定,到达终点时用去 25.0mLNaOH 溶液。请写出滴定反应方程式,指 出终点溶液颜色,计算样品中的含 N 量。

第8题 (10 分) 分子式为 C9H12 的化合物 A, 在光照下与溴单质反应生成 3 种主要产物 B, C 和 D。 A 若在铁粉存在下与溴单质反应则只生成两种一溴化合物 E 和 F。B,C,D,E 和 F 的分子式均 为 C9H11Br,其中 C 和 D 为手性分子。 本题立体结构式用虚线-楔线式表达,如:
Cl H

虚线—楔线式

8-1 写化合物 A—F 的结构式,必要时用立体结构式表示。

8-2 B,C,D 分别与氢氧化钠水溶液共热,B 得到分子式 C9H12O 的化合物 G,而 C,D 则得到 H1, H2 和 I 的混合物。H1,H2 是 G 的异构体;I 的分子式为 C9H10,能使溴的四氯化碳溶液褪色。请写 出化合物 G,H1,H2 和 I 的结构式。

3

第 9 题(10 分)天然香料紫罗兰叶醇的合成方法如下:
H2C CH2 O2 Ag, A (1)NaNH2 (2) A G (1)CH2=CHCHO (2)H3O+ H3O+ H2 Pd-BaSO4 喹啉 2步反应
-

HC CH NaI 丙酮

(1)NaNH2 (2)CH3CH2Br F Mg 无水乙醚

B

C

D

SOCl2

E

H

OH 紫罗兰叶醇

9-1 写出上述合成路线中 A—H 的结构式;

9-2 用系统命名法命名紫罗兰叶醇。

9-3 将紫罗兰叶醇分子中的—OH 取代为—Cl,所得产物分子量虽然增大了,沸点却比紫罗兰叶醇 低,请简要解释其原因。

第 10 题(10 分)化合物 J 是药物合成的一个中间体:
CH3 A B C CO2CH3 HNO3 H2SO4 I H2N Br J D CH3COCl H2(1当量) E Ni 吡啶 F

HNO3 H2SO4

G

CH3OH H2SO4

CO2CH3 NO2

H

10-1 请用系统命名法命名化合物 J; 10-2 请写出上述合成路线中 A—I 所代表的试剂及必要的反应条件或中间产物的结构式。

4

2013 年福建省高中学生化学竞赛预赛试题 答案及评分标准
第 1 题(10 分) 1-1 1分

I2 + 2S2O32? = 2I? + S4O62? 1-2 2分

? 因强酸促进 S2 O 2 3 分解,强碱液中I2发生歧化反应,所以该反应需在近中性条件下进

行。 1 - 3 1分
? I2 和 S2 O 2 3 的反应速率快于 I2 在碱性液中的歧化速率。

1-4

6分,每个反应方程式2分

Na2S2O3 + 4Cl2 + 5H2O = 2NaHSO4 + 8HCl Hg2++ 2Na2S2O3?= Na2 [Hg(S2O3)2] + 2Na+ KCN + Na2S2O3= KSCN+ Na2SO3

第 2 题(10 分) 2-1 3分,每个1分 A 的价层电子构型为:4d105s1 B 的价层电子构型为:5s25p5 C 的价层电子构型为: 3s23p4

2-2 3分,每个1分 A 处于第 5 周期 IB 族 B 处于第 5 周期 VIIA 族 C 处于第 3 周期 VIA 族 2-3 4 分,每个反应方程式 1 分 Ag+ + I? = AgI↓ AgI + 2CN?? = [Ag(CN)2]? + I? 2[Ag(CN)2]? + S2? = Ag2S↓+ 4CN – ? 3Ag2S+ 2NO3 + 8H+ = 6Ag+ + 3S + 2NO↑+ 4H2O
5

第 3 题(10 分) 3- 1 5分,每个1分 ArCl+中,中心原子 Ar 杂化态为 sp3 杂化。 OF+中, 中心原子 O 杂化态为 sp2 杂化。 NO+中,中心原子 N 杂化态为 sp 杂化。 PS+中,中心原子 P 杂化态为 sp 杂化。 SCl+中,中心原子 S 杂化态为 sp2 杂化。 3-2 5分 ArCl+ 中只有一个? 键(键级为 1) ,最不稳定。 (2 分,结论、理由各 1 分) NO+、PS+分子中都有三重键,都比较稳定,但由于 N、O 同为第二周期元素,成键能 力大于 P、S 第三周期元素,所以 NO+最稳定。 (3 分,结论 1 分,两个理由各 1 分) 第 4 题(10 分) 4-1
? 在 N3

2分

4 离子中 N 原子采取 sp 杂化, 有两个 N-N 的??键, 分子中还含有 2 个等同的 ? 3 离 域? 键,故键长相同;在 HN3 分子中,其中一个 N 原子和 H 原子成键,分子不能形成 2 个等同的离域? 键,其氮原子间成键情况不同,故键长不同。

4-2

2分

CO 与 N2 是等电子体,共 14 个电子,在它们的分子轨道表示式中有 6 个成键电子,相 当于 1 个??键,2 个? 键。但由于 CO 分子是异核双原子分子,其中 1 个? 键相当于 由氧原子向碳原子提供的? 配键。这样在 C 原子上就有较多的负电荷,C 原子上电子 密度较大,从而使其有较强的配位能力,所以易与一些过渡元素形成羰基化合物。

4-3

2分

2Na2S2O4 + O2 + 4NaOH == 4Na2SO3 + 2H2O 4 - 4 2分 使气体通过 FeSO4 溶液,NO 与之作用。 FeSO4 + NO == [Fe(NO)]SO4 4-5 2分 将固体分别溶于水, 加 HAc 酸化, 再分别滴入 KMnO4 溶液, 紫红色褪去者为 NaNO2。
? ? 5 NO 2 + 6H+ + 2 MnO 4

= 5 NO

? 3

+ 2Mn2+ + 3H2O (其他合理的方法也给分)

6

第 5 题(10 分) 5-1 6分 (2 分) (2 分)

B 瓶液体中溶解的 CO2(g)多,因为 CO2(g)为酸性气体。 A 瓶液体中 CO2(aq)的浓度大 ;

因为气相中 A 瓶气体分压大于 B 瓶气体的分压,因此,根据亨利定律 (p=kc)知 A 瓶液体中 CO2(aq)的浓度大。 (2 分)

5-2

4分

当 CaCO3 完全溶解,则溶液中的反应
? ? CO 2 ? CO 2 (aq) +H 2O=2HCO 2 3 3
θ K1 =9.574 ? 103 θ K2

(1分)
( 1分)

Kθ ?

△ G =-RT lnK = -22.86 kJ /mol

θ

θ

(1 分)

? ? HCO2 比 CO2 更稳定,因此,沉淀溶解。 ( 1分) 3 3

第 6 题(10 分) 6-1 5分,每个1分 (a) sp 杂化, (b) sp 杂化,
3

(c) sp 杂化 , (d) sp 杂化, (e) d sp 杂化。

2

2

2

3

6-2 5分,每个1分 (a) 直线型, (b) 四面体, (c) 三角双锥, (d) 四面体, (e) 四边形。

第 7 题(10 分) 在计算式中,未带入单位不扣分。但计算结果表示应考虑有效数字和单位。本题所有求算结 果均为三位有效数字,第一次有效数字错误扣 0.5 分;求算物理量均需正确标注单位,第一次单
7

位错误扣 0.5 分,但有效数字和单位错误累计扣分不超过 1 分。 未给出中间结果计算值,只要表达清楚、最终结果计算合理可追加得分 7- 1 5分

计算理论 N 含量:

W (N ) ?

n( N ) ? Ar ( N ) ? 100 % Mr 1 ? 14.0 ? 100 % ? 26.2% 53.5
(0.5 分) (1 分) (1 分)

纯 NH4Cl 样品的含 N 量: W ( N ) ?

纯 NH4NO3 样品的含 N 量: W ( N ) ?

2 ? 14.0 ? 100 % ? 35.0% 80.0 2 ? 14 .0 ? 100 % ? 21.2% 132 .1

纯 (NH4)2SO4 样品的含 N 量: W ( N ) ?

因为实际 NH4Cl 样品的含 N 量只有 24.0%, 小于 NH4NO3 含 N 量 35.0%, 大于(NH4)2SO4 含 N 量分别 21.2% (0.5 分) , (0.5 分) 。

故混入的杂质只能是(NH4)2SO4 设 100g 该样品中含有 m 克 NH4Cl

m ×26.2% + (100 - m) × 21.2% = 24.0% × 100 0.262 m - 0.212 m = 24.0 - 21.2 m = 56.0(g) 故 样品中 NH4Cl 的含量为 56.0%。 (1 分) (0.5 分)

7- 2 或

5分 H+ + OH- === H2O (1 分)

滴定反应:

H2SO4 + 2NaOH === 2H2O + Na2SO4

终点颜色为黄色 或 甲基橙指示剂由红变黄 (0.5 分) H2SO4 的摩尔数: n = 50.0× 0.100 = 5.00 mmol 或 5.00× 10-3mol (1 分) NH4+的摩尔数: n = 2× 5.00-25.0× 0.200 = 7.50 mmol 或 7.50× 10-3mol (1 分) 样品中 NH4+的含量:

w( N ) ?

nAr 7.50 ? 14.0 ? 100 % ? ? 100 % ? 24.0% m 0.438 ? 100

(1.5 分,其中算式 0.5 分)

8

第 8 题(10 分) 8-1 6分,每个结构式1分,C,D 结构简式正确但未用立体结构式表示或立体结构表达错误的, 每个给 0.5 分。 A B C D E F

CH3

CH2Br

CH3

CH3

CH3 Br

CH3

CH2CH3

CH2CH3

H C CH3 Br
C,D 可互换

Br C CH 3 H
C,D 可互换

CH2CH3
E,F 可互换

Br CH2CH3
E,F 可互换

8-2

4 分, 每个结构式1分, H1,H2 结构简式正确但未用立体结构式表示或立体结构表达错误的,

每个给 0.5 分。 G H1 H2 I

CH2OH

CH3

CH3

CH3

CH2CH3

H C CH3 HO
H1,H2 可互换

HO C CH 3 H
H1,H2 可互换

HC CH2

第 9 题(10 分) 9-1 8 分,每个 1 分 A B

O CH2 CH2
C
CH3CH2C CCH2CH2OH

CH3CH2C CH

D

CH3CH2 H

C C

CH2CH2OH H

E

F

CH3CH2 H

C C

CH2CH2Cl H
9

CH3CH2 H

C C

CH2CH2I H

G

H

CH3CH2 H

C C

CH2CH2MgI H
CH3CH2 H C C H

OH CH2CH2CHCH CH2

9- 2 1 分 (2E,6Z)-2,6-壬二烯-1-醇 命名有任何错误均不得分。 9- 3 1分 紫罗兰叶醇分子中的羟基相互形成分子间氢键,而取代为—Cl 后,不能形成氢键,因 此醇的沸点比相应的氯代烃高。 只要答出醇形成氢键,沸点高就可得分。 第 10 题(10 分) 10- 1 1分

3-氨基-2-硝基-4-溴苯甲酸甲酯 取代基排序与答案不一致者不得分,有任何错误均不得分。

10- 2 A

9 分,每个 1 分 B C

KMnO4, ?

CO2H

CH3OH, H2SO4

D

E

F

O2N

CO2CH3

H2N

CO2CH3

O CH3CHN CO2CH3

G

H

I

O CH3CHN CO2CH3

H2N

CO2CH3 NO2

Br2, FeBr3 或 Br2, Fe

NO2

10


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