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2011年福建省高中学生化学竞赛预赛试题


2011 年福建省高中学生化学竞赛预赛试题
(2011 年 5 月 22 日 8:30-11:30 共计 3 小时)
第 1 题(11 分)加工松花蛋时,要将纯碱、石灰、盐、黄丹粉按一定比例混合,再加上泥 和糠裹在鸭蛋外面,两个星期后,美味可口的松花蛋就制成了。 1-1 写出黄丹粉的化学式,设计一个简单的实验检验松花蛋中是否含有铅。

1-

2 并写出反应式。

,判断单质铅是否易溶于稀 HCl、浓 H2SO4、热浓 H2SO4、浓 HCl,

第 2 题(8 分)回答下列问题: 2-1 在酸性溶液中,NaNO2 与 KI 反应可得到 NO,有两种操作步骤: (a)先将 NaNO2 酸化后再滴加 KI; (b)先将 KI 酸化后再滴加 NaNO2。 哪种方法制得的 NO 更纯?为什么?

2-2 实验室少量的氮气可用氯化铵和亚硝酸钠制备, 制备出的氮气常混有 NO, 可通入硫酸 亚铁溶液除去,写出化学反应方程式。

2-3 为什么 NF3 常温不水解,而 NCl3 常温可以水解?写出水解产物。

第 3 题(10 分)某元素 A 能直接与 VIIA 族某元素 E 反应生成 A 的最高氧化态化合物 D, D 为一种无色透明的液体,沸点为 77℃,不易燃烧,易挥发,其蒸气对空气的相对密度约 为 5.31 倍。在 D 中 E 的含量占 92.2%。回答下列问题: (原子量 F-19.0;Cl-35.5;Br-79.9; I-126.9) 3-1 指出 A 元素的名称,并指出属于第几周期、第几族,写出其核外价电子排布;

3-2 写出化合物 D 的分子式,画出其构型,说明中心原子的杂化方式;

3-3 分析化合物 AO 作为配体的成键方式。
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第 4 题(8 分)黄绿色 C1O2 是最早发现的氯的氧化物,具有漂自、消毒作用。 4-1 制备 C1O2(沸点 9.9℃)的方法是:湿润的 KC1O3 和固体草酸混合加热到 60℃即得, 写出反应式。

4-2 画出 C1O2 结构示意图,标出大π键,估计其键角大约值。

4-3 BrO2 的制备方法可用臭氧在低温氧化溴,写出化学方程式。该化合物不稳定,溶于碱 性溶液可发生类似于单质的反应,写出离子方程式。 第 5 题(8 分)Cr(Ⅵ)是有毒的,为了除去水中的 Cr2O72 ,工业上酸性废水常采用以下 处理方法:向含 Cr(Ⅵ)工业废水中加入适量的食盐,以铁作电极进行电解。 5-1 写出电极反应。 5-2 为什么上述方法可达到去除 Cr2O72 的目的?写出离子反应方程式。
— —

5-3 NaCl 起何作用? 第 6 题(10 分)己知 Ag2CO3 的分子量为 276 g/mol。当 25.0 mL 0.200 mol/L AgNO3 溶液 与 50.0 mL 0.0800 mol/L Na2CO3 溶液混合时: 6-1 写出化学反应方程式。 6-2 计算此时会产生多少克 Ag2CO3 沉淀?

6-3 计算滤液中 Na+的物质的量浓度为多少?

第 7 题(8 分)回答下列问题: 7-1 根据化学键理论,两个原子要有效组成分子轨道,必须满足对称性匹配、能级相近和 轨道最大重叠三大条件。两个原子的 Px 轨道相互重叠,可形成σ成键和反键轨道,两个 Py 轨道重叠,则形成π成键和反键轨道,请绘图表示。

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7-2 写出水、二氧化碳分子的化学键(中心原子作何种杂化,形成哪些化学键) 。

第 8 题(6 分)在一次呼吸测醉分析中,于 20℃时取某司机的呼出气体 50 毫升并鼓泡通 过重铬酸钾溶液。由于重铬酸钾的氧化作用,乙醇被氧化成乙酸,同时用分光光度法测得 溶液中产生了 3.30×10-5 mol 的 Cr3+。 8-1 写出配平的反应方程式。

8-2 法律上规定血液中乙醇含量超 0.05%(重量百分数)便算酒醉,请确定此人是否是法 定的酒醉。己知 37℃时,乙醇在血液中溶解的亨利常数为 k=105Pa·dm3·mol-1,设血液 的密度为 1.00g-cm-3。

8-3 求乙醇在人体血液中与气相间的分配系数。

第 9 题(6 分)1,3-丁二烯聚合时,除生成高分子化合物外,还得到一种二聚体 A,A 能 发生下列反应:

9-1 写出化合物 A、B、C 的结构简式 A 的结构简式: B 的结构简式:

C 的结构简式:

9-2 化合物 A、B、C 是否含有不对称碳原子?如有,请指出其所含的不对称碳原子数目及 可能存在的旋光异构体数目。

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第 10 题(15 分)某饱和碳氢化合物 A,分子量为 86,在光照条件下与氯气反应生成三种 互为构造异构体的一氯代产物,所占比例分别为 B 45%、C 15%、D 40%。这些一氯代产 物中只有 C 和 D 与乙醇钠-乙醇溶液共热能得到烯烃,且 C、D 所得的是相同烯烃 E。D 存在一对对映异构体,B 和 C 不存在对映异构体,E 催化加氢(H2/Pd )得到 A。 10-1 请写出化合物 A~E 的结构简式并用系统命名法命名。 化合物 A B C D E 10-2 E 与氯化氢反应所得主要产物为 B、C、D 的异构体 F,F 用 Zn/乙酸处理则得 A 的异 构体 G。请用结构简式表示化合物 F、G。 (己知卤代烃与 Zn/乙酸发生如下反应:RCl+Zn/CH3CO2H→RH) 结构简式 系统命名

10-3 请分别指出 A→B;C→E;E→F 所属的反应类型。 A→B: C→E: E→F: 10-4 某同学根据上述反应结果得出如下结论,请判断是否正确: (只需回答对与错) (1)A 分子中含有 3 种不同环境的氢原子,分别以 b、c、d 标记,氯代后分别得到相应 的产物 B、C、D。 (2)每个不同环境的氢原子发生氯代反应的难易顺序为 b>d>c。 (3)B 与乙醇钠-乙醇溶液共热不能得到烯烃的原因是乙醇钠的碱性不够强。 (4)E 若与氯化氢在过氧化物存在下反应,则所得主要产物为 C。 第 11 题(10 分)2010 年年底,欧盟通过一项禁令,2011 年 3 月 1 日开始,含有双酚 A 的塑料被禁止用于儿童奶瓶的生产,6 月起禁止任何双酚 A 塑料奶瓶进口到成员国,我国 也将从 9 月 1 日起禁止销售含双酚 A 的婴幼儿食品容器。双酚 A 是重要的有机化工原料, 主要用于生产聚碳酸酯、环氧树脂等多种高分子材料。但双酚 A 在加热时能释放到食物和 饮料当中,它可能扰乱人体代谢过程,对婴儿发育、免疫力有影响,可能会诱发性早熟。

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11-1 如图所示类型的环氧树脂可由双酚 A 与另一有机化合物在碱性条件下反应合成, 请写 出这个有机化合物的结构简式。 11-2 为什么由聚碳酸酯材料制成的奶瓶或饮料瓶加热时易释放出少量双酚 A?

11-3 合成双酚 A 的主要原料苯酚和丙酮在工业上是采用“异丙苯氧化法”生产的,请写出 以苯和丙烯为原料经由“异丙苯氧化法”制备苯酚和丙酮的合成路线。

11-4 双酚 A 与溴素反应得到一种新型阻燃剂四溴双酚 A (C15H12Br4O2), 请写出四溴双酚 A 的结构简式。

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2011 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(11 分) 1-1 (5 分) 黄丹粉Pb3O4 或者 2PbO·PbO2 (1分) 检验:将松花蛋粉碎,加入稀 HNO3 搅拌充分反应(也可加入浓 HCl 加热充分反应), 用稀碱调节 pH 值到弱酸性,静置取上层清液,离心分离后,取出 2 滴清液,加入 1 滴稀 HAc 酸化,加入 0.1mol·L-1 K2CrO4 溶液,如有黄色沉淀,则示有铅。(4 分)
【评分要点:加酸(稀 HNO3 或浓 HCl) 1 分, 调节 pH 值 0.5 分;稀 HAc 酸化 0.5 分,K2CrO4 溶液 1 分,黄色沉淀 1 分 】

1-2 (6分) Pb 不易溶于稀 HCl、稀 H2SO4 (1 分)

因为反应的产物是微溶的 PbCl2 和难溶的 PbSO4,阻止了反应的进行。 (2 分) Pb 可溶热浓 H2SO4、浓 HCl 中。 △ Pb + 3 H2SO4(浓) == Pb(HSO4)2+ SO2↑+ 2 H2O △ Pb + 4 HCl(浓) === H2[PbCl4] + H2↑ (1 分) (1 分) (1 分)

第 2 题(8 分) 2-1 (2 分) 第二种方法制得的 NO 纯。 因为先将 NaNO2 酸化,可能发生下列反应: (1 分)

2 NO2 + 2 H+
2-2 (2 分)

NO + NO2 + H2O , 使 NO中混有 NO2 。 (1分)
(2 分)

FeSO4 + NO = [ Fe(NO)]SO4 2-3 (4 分)

N 处于第二周期,缺乏合适的空轨道接受水中氧的孤对电子,不能形成五配位的中间 态。因此,水分子负端攻击的是配位卤素原子,Cl 原子有空的 d 轨道接受水分子中氧的孤 对电子生成配位键,而 F 原子则不能。 (2 分) 另一方面由于 NF3 中 F 的电负性特别大, 上的孤对电子给予性弱于 NCl3, 3 中 N N NCl
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上的孤对电子可与 H2O 中的 H 生成氢键。 NCl3 最终产物为 HClO 和 NH3。

(1 分) (1 分)

第 3 题(10 分) 3-1 按题意化合物 D 为 AEx,则 M AE x = 5.31 × 29 = 154 MA= 154 × (1 - 0.922) = 12 故为 A 为碳,第二周期,IVA 族,价层电子排布 2s22p2 3-2 根据碳的价态, AEx x = 4, ME = 154 × 0.922 ÷4 = 35.5
Cl C

(4 分)

所以 E 为 Cl。

(1 分)

化合物 D 为 CCl4, sp 杂化 3-3

3

Cl

Cl Cl

(3 分)

CO 作为配位体的成键方式是:它的孤电子对给予金属原子的空轨道形成σ 键,同时 CO 分子中的反键轨道(π 2p*)和接受金属原子的 d 电子的反馈,形成反馈键。 (2 分) 第 4 题(8 分) 4-1 2KClO3 + 2H2C2O4 4-2

== 2ClO

2

+ 2CO2 + K2C2O4 + 2H2O

(2 分)

Cl O
5 Π3

O
(2 分)
2

(实际:键角∠OClO = 116.5°)

Cl 采取 sp 杂化,由于孤对电子斥力使键角小于 120°,应在 120°-110°之间 (1 分) Br2 + 4O3 == 2BrO2 + 4O2 6BrO2 + 6OH = 5
-

4-3 (1 分)
-

BrO3-

+ Br + 3H2O

(2 分)

第 5 题(8 分) 5-1 阳极 Fe2+ + 2e ? 5-2
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Fe,

阴极 2H+ + 2e ?

H2

(2 分)

进入溶液中的 Fe 将 Cr2O7 还原 Cr , 在阴极由于 H 还原为 H2,使阴极附近的碱性增强, 因此析出 Cr(OH)3 和 Fe(OH)3 沉淀,以达到去除 Cr(VI)的目的。 Cr2O72-+ 6Fe2+ + 14H+ = 2Cr3+ + 6Fe3+ + 7H2O Cr3+ + Fe3++ 6OH- = Cr(OH)3 + Fe(OH)3 (1 分) (2 分) (2 分)

2+

2-

3+

+

写成共沉淀 Cr(OH)3 ·Fe(OH)3 也是对的 5-3 增加导电性。 第 6 题(10 分) 6-1 (2 分) 未配分扣 未配分扣 1 分,未注明 aq(或水溶液)不扣分 (或水溶液) 6-2 (1 分)

n AgNO3 = 25.0mL × 10 ?3 L / mL × 0.200mol / L = 5.00 × 10 ?3 mol nNa2CO3 = 50.0mL × 10 ?3 L / mL × 0.0800mol / L = 4.00 × 10 ?3 mol
确定反应计量关系:2mol AgNO3 与 1 mol Na2CO3 反应

(1.5 分) (1.5 分) (1 分) (2 分)

n Ag 2CO3
6-3

1 = 5.00 × 10 ?3 mol × × 276 g / mol = 0.690 g 2

c Na + =

50.0mL × 2 × 0.0800mol / L = 0.107 mol / L 50.0mL + 25.0mL

( 2 分)

在计算式中,未带入单位不扣分。 在计算式中,未带入单位不扣分。计算结 果表示应考虑有效数字和单位。 果表示应考虑有效数字和单位。有效数字 错误扣 0.5 分,单位错误扣 0.5 分,但不 累计扣分。 累计扣分。 第 7 题(8 分) 7-1

σ 成键和反键轨道,π 成键和反键轨道,
各1分

σ、π 轨道没标 g、u 不扣分,只要写明成 键、反键即可。
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σ 轨道若没画两侧负号部分要扣 0.5 分
7-2 水分子中氧原子作 sp3 杂化(1 分) ,与两侧氢原子各形成一个 σ 键(1 分) 。 CO2 中碳原子作 sp 杂化(0.5 分) ,与两个氧原子形成 σ 骨架(0.5 分) ,三个原子还 形成 两个 Π 3 的大 π 键(各 0.5 分),共 2 分
4

第 8 题(6 分) 8-1
2 2Cr2O 7 ? +3C2H5OH+16H+===4Cr3++3CH3COOH+11H2O

(2 分)

8-2

nRT 3 8.314 × 310.2 = × 3.30 × 10 ?5 × Pa=1280Pa V 4 5 ×10 ?5 1280 c= ? mol ? dm ?3 = 0.0128mol ? dm ?3 , W % = 0.059% 5 10 此人属法定酒醉。

p=

(1 分)

(1 分)

8-3

K=

cg c1

=

k 100 = = 0.0388 = 3.88 × 10?2 RT 8.314 × 310.2

(2 分)

第 9 题(6 分) 9-1 (3 分,每个结构式 1 分) A 的结构简式: : B 的结构简式: :
Br Br Br Br

C 的结构简式: :
CHO OHCCH2CH2CHCH2CHO

9-2 (3 分) A, B, C 都含有不对称碳原子 A 含 1 个不对称碳原子(0.5 分) ,可能存在 2 个旋光异构体(0.5 分) ; B 含 4 个不对称碳原子(0.5 分) ,可能存在 16 个旋光异构体(0.5 分) ; C 含 1 个不对称碳原子(0.5 分) ,可能存在 2 个旋光异构体(0.5 分) ;
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第 10 题(15 分) 10-1 (5 分,结构式每个 0.5 分,命名每个 0.5 分,命名与答案有任何不一致者不给分。 ) 化合物 A B C
Cl
Cl

结构简式

系统命名
2,2-二甲基丁烷 2,2-二甲基-1-氯丁烷
3,3-二甲基-1-氯丁烷

Cl
2,2-二甲基-3-氯丁烷

D

C,D 结构式互换不得分; , 结构式互换不得分; 互换不得分 不要求立体结构, 不要求立体结构 , 若写了只要 结构正确不扣分。 结构正确不扣分。

不要求立体化学名,若写也不扣分。

E 10-2 (3 分) F:(2 分) : G:(1 分) :

3,3-二甲基-1-丁烯

Cl

10-3 (3 分,每个 1 分) A→B:取代反应 10-4 (4 分,每个 1 分) (1) 对 (2) 错 (3) 错 (4) 错 C→E:消去反应 E→F:还原反应

第 11 题(10 分) 11-1 (2 分)
O HC CHCH2Cl

11-2 (1 分) (1) 聚碳酸酯加热时易发生少量水解而释放出双酚 A; (2) 聚碳酸酯中残存的少量未聚合原料双酚 A 也会因加热而溶出。 只回答(1)也得 1 分。
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11-3

(5 分)
CH(CH3)2
+ CH3CH CH2

H

+

?

O2 ?

CH3

CH3 C O OH

OH H3O ? O
+ CH3 C CH3

11-4
Br

(2 分)
Br OH Br Br

HO

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