1、智浪教育-普惠英才文库中国化学会第 20 届全国高中学生化学竞赛（省级赛区）试题及答案和评分标准（2006 年 9 月 10 日 9：00 - 12：00 共 3 小时）题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 总分满分 4 5 8 7 6 9 11 9 10 10 11 10 100得分评卷人 竞赛时间 3 小时。迟到超过半小时者不能进考场。开始考试后 1 小时内不得离场。时间到，把试卷(背面朝上)放在桌面上，立即起立撤离考场。 试卷装订成册，不得拆散。所有解答必须写在指定的方框内，不得用铅笔填写。草稿纸在最后一页。不得持有任何其他纸张。 姓名、报名号和所属学校必须写在首页
2、左侧指定位置，写在其他地方者按废卷论处。 允许使用非编程计算器以及直尺等文具。 1.08Zr NbMo Tc RuhPdAgCdInSnbTe IHf TaW e OsIrt uHgTl PbBiPoAtAc-LrHLiBe BCNOFNaMg AlSiPClSKCaScTiVCrnFeCoNiuZnGaeAseBrRbCsFrrBaRaYu-6.941.022.924.313.104.885.478.62132.9137.64.9647.850.9452.054.95.85.9363.558.96.3910.826.986.7212.02.09.6114.8204.1.7207.12.20.
3、6107.9197.106.4195.102.9192.10.190.98.186.295.4183.992.1180.991.17.58. 14.016.019.03.774.9212.8209.32.0778.96127.621021012.97.9035.44.032.1839.583.013.2HeNeArKrXeRn-RfDbSgBhHsMt第 1 题（4 分） 2006 年 3 月有人预言，未知超重元素第 126 号元素有可能与氟形成稳定的化合物。按元素周期系的已知规律，该元素应位于第 八 周期，它未填满电子的能级应是 5g ，在该能级上有 6 个电子，而这个能级总共可填充 18
4、个电子。 （各 1 分）第 2 题 （5 分） 下列反应在 100oC 时能顺利进行：DHMeHMeEt 10oCMeEtHHDMe+EtMeHHDHMeI II2-1 给出两种产物的系统命名。 （4 分）2-2 这两种产物互为下列哪一种异构体？（1 分）A 旋光异构体 B 立体异构体 C 非对映异构体 D 几何异构体2-1 I （7R，3E，5Z )-3-甲基-7-氘代-3,5- 辛二烯 或 （7R，3E，5Z)-3-甲基-3,5-辛二烯-7-d或 （7R，3E，5Z)-3-甲基-7- 2H-3,5-辛二烯 （注：只要标出氘的位置即可） 智浪教育-普惠英才文库用 cis- 、trans- 代
5、替 Z-、E- 得分相同（下同） （2 分）II （7S，3Z ，5Z )-3-甲基 -7-氘代-3,5-辛二烯 或 （7S，3Z，5Z)-3-甲基-3,5-辛二烯-7-d或 （7S，3Z，5Z )-3-甲基-7- 2H-3,5-辛二烯 （注：只要标出氘的位置即可） （2 分）2-2 B （立体异构体） （1 分）第 3 题 （8 分） 下面四张图是用计算机制作的在密闭容器里，在不同条件下进行的异构化反应 XY 的进程图解。图中的“ ”是 X， “ ”是 Y。A B C D3-1 图中的纵坐标表示 （填入物理量，下同） ；横坐标表示 。3-2 平衡常数 K 最小的图是 。3-3 平衡常数 K
6、最大的图是 。3-4 平衡常数 K=1 的图是 。答案：3-1 A 和 B 的摩尔百分数（或答：物质的量的分数或物质的量的百分数） ；时间，分（或答：以分为单位的反应进程） (2 分)3-2 A (2 分)3-3 B (2 分)3-4 C (2 分)第 4 题 （7 分） 已探明我国锰矿储量占世界第三位，但富矿仅占 6.4%，每年尚需进口大量锰矿石。有人设计了把我国的菱锰矿（贫矿）转化为高品位“菱锰矿砂”的绿色工艺。该工艺首先将矿砂与硫酸铵一起焙烧，较佳条件是：投料比 m(NH4)2SO4/mMnCO31.5；焙烧温度 450oC；焙烧时间 1.5 小时。 4-1 写出焙烧反应方程式：(NH4
7、)2SO4MnCO 3MnSO 42NH 3CO 2H 2O （分）4-2 其次，将焙烧产物转化为高品位的“菱锰矿砂” ，写出反应方程式：MnSO4 2NH3CO 2H 2O (NH4)2SO4MnCO 3 （2 分）4-3 若焙烧温度过高或时间过长，将导致什么结果？MnSO4，MnCO 3 分解生成高价锰的氧化物而导致锰浸出率下降。 （2 分）4-4 从物料平衡角度看，生产过程中是否需要添加(NH 4)2SO4？说明理由。不需加。开始投料时(NH 4)2SO4（132gmol -1）过量（MnCO 3,115 gmol -1）,反应生成的NH3、CO 2以及(NH 4)2SO4 可循环利用。
8、 （2 分）第 5 题 （6 分）配制 KI(0.100molL-1)I2 的水溶液，用 0.100molL-1 Na2S2O3 标准溶液测得 c(I2)4.8510 -3 molL-1。量取 50.0mL KI-I2 溶液和 50.0mL CCl4 置于分液漏斗中振荡达平衡，分液后测知CCl4 相中 c(I2)2.6010 -3 molL-1。已知实验温度下 CCl4 从水溶液中萃取 I2 的分配比为 85 : 1。求水溶液中 I2I I 3 的平衡常数。设萃取平衡时，水溶液中 c(I2)为 x c(I2,CCl4)c(I 2,H2O)2.60x10 -3 molL-1x85x2.60x10
9、 -3 molL-1853.0610 -5 molL-1 (2 分)水溶液中 I2 I I3平衡浓度（molL -1）: I2：3.0610 -5 ； I : 0.1003.0610 -50. 100 (1 分) （1 分） 智浪教育-普惠英才文库I3: (4.852.60)10 -33.0610 -52.2210 -3 (1 分)K2.2210 -3 molL-10. 100 molL -13.0610-5 molL-17.310 2 Lmol-1（不写单位不扣分）(1 分)第 6 题（9 分） 潜在储氢材料 化合物 A 是第二周期两种氢化物形成的路易斯酸碱对，是乙烷的等电子体，相对分子质量
10、 30.87，常温下为白色晶体，稳定而无毒。刚刚融化的 A 缓慢释放氢气，转变为化合物 B（乙烯的等电子体）。 B 不稳定，易聚合成聚合物 C（聚乙烯的等电子体）。C 在 155oC释放氢气转变为聚乙炔的等电子体，其中聚合度为 3 的化合物 D 是苯的等电子体。高于 500oC 时 D 释放氢气，转变为化合物 E，E 有多种晶型。6-1 写出 A、B、C、D、E 的化学式。A H3B:NH3（或 BNH6） B H2B=NH2（或 BNH4） C H2B-NH2n D B3N3H6 E BN （5 分） 6-2 化合物 A 转变为 E 各步释放的氢所占的质量分数以及总共释放的氢气所占的质量分数
11、多大？AB 2.016/30.87 = 6.531 %（或 0.06531) BD 2.016/28.85 = 6.988 % (或 0.06988） DE 6.048/26.84 = 7.511 %（或 0.07511） AE 6.048/30.87 = 19.59 % (或 0.1959) （2 分）6-3 为使 A 再生，有人设计了化合物 D 在水蒸气存在下与甲烷反应，写出化学方程式。3 CH4 + 2(HBNH)3 + 6 H2O = 3 CO2 + 6 H3BNH3 （2 分）第 7 题 （11 分） 化合物 A 是近十年开始采用的锅炉水添加剂。 A 的相对分子质量 90.10，可形
12、成无色晶体，能除去锅炉水中溶解氧，并可使锅炉壁钝化。7-1 A 是用碳酸二甲酯和一水合肼在 70oC 下合成的，收率 80%。画出 A 的结构式。OCNH2 NH2注：C-N-N 角必须不是直线。 （2 分）7-2 写出合成 A 的反应方程式。O=C(OCH3)2 + 2H2NNH2H2O = O=C(NHNH2)2 + 2CH3OH + 2H2O （1 分)7-3 低于 135oC 时，A 直接与溶解氧反应，生成三种产物。写出化学方程式。(N2H3)2CO + 2O2 = 2N2 + CO2 +3H2O (1 分）7-4 高于 135oC 时，A 先发生水解，水解产物再与氧反应。写出化学方程
13、式。(N2H3)2CO + H2O = 2N2H4 + CO2 N2H4 + O2 = N2 + 2H2O （1 分）7-5 化合物 A 能使锅炉壁钝化是基于它能将氧化铁转化为致密的四氧化三铁。写出化学方程式。(N2H3)2CO + 12Fe2O3 = 8Fe3O4 + 2N2 + CO2 + 3H2O （2 分）7-6 化合物 A 与许多金属离子形成八面体配合物，例如 Mn(A)32+。结构分析证实该配合物中的 A 和游离态的 A 相比，分子中原本等长的两个键不再等长。画出这种配合物的结构简图（氢原子不需画出） ，讨论异构现象。 MnONNCNCNCN（2 分）有一对经式、面式异构体（几何异
14、构体）(1 分）它们分别有一对对映异构体（手性异构体） （1 分） （画不画异构体的结构不影响得分。 ） 第 8 题 （9 分） 超硬材料氮化铂是近年来的一个研究热点。它是在高温、超高压条件下合成的（50GPa、2000K） 。由于相对于铂，氮原子的电子太少，衍射强度太弱，单靠 X-射线衍射实验难以确定氮化铂晶体中氮原子数和原子坐标，2004 年以来，先后提出过氮化铂的晶体结构有闪锌矿型、岩盐型智浪教育-普惠英才文库（NaCl）和萤石型，2006 年 4 月 11 日又有人认为氮化铂的晶胞如下图所示（图中的白球表示氮原子，为便于观察，该图省略了一些氮原子） 。结构分析证实，氮是四配位的，而铂是
15、六配位的；PtN 键长均为209.6pm，NN 键长均为 142.0 pm（对比：N 2 分子的键长为 110.0pm） 。备用图8-1 氮化铂的上述四种立方晶体在结构上有什么共同点？铂原子面心立方最密堆积。 （2 分）8-2 分别给出上述四种氮化铂结构的化学式。依次为 PtN、PtN 、PtN 2、PtN 2 （2 分）8-3 试在图上挑选一个氮原子，不添加原子，用粗线画出所选氮原子的配位多面体。（3 分） 8-4 请在本题的附图上添加六个氮原子（添加的氮请尽可能靠前） 。（2 分）第 9 题（10 分） 环磷酰胺是目前临床上常用的抗肿瘤药物，国内学者近年打破常规，合成了类似化合物，其毒性比
16、环磷酰胺小，若形成新药，可改善病人的生活质量，其中有一个化合物的合成路线如下，请完成反应，写出试剂或中间体的结构。智浪教育-普惠英才文库 CH3O2NNH2Ac2OANBShH2OCa3H2OCl中 和 DEO2NNPON CH22Cl H NCH3HNFClG注：NBS 即 N-溴代丁二酰亚胺答案：A B CO2NCH3NHAc（1 分） O2NCH2rNHAc（1 分） O2NCH2ONHAc（1 分）D E O2NCH2ONH2（ 1 分） POCllN CH22Cl (二氯改为二溴也可） （2 分）F GFHCl （1 分） （3 分） 第 10 题 （10 分） 以氯苯为起始原料，用
17、最佳方法合成 1-溴-3-氯苯(限用具有高产率的各反应，标明合成的各个步骤)。 Cl ClNO2 ClNH2 ClNHAcClNHAcBr ClNH2BrClN2 Cl-Br ClBrHNO3/2S4 Fe +HCl Ac2OBr2/Fer3 浓 HClOH- NaO2/HCl 5oH3PO26 个中间物每个 1 分，共 6 分；每步的试剂 0.5 分，共 4 分（用 C2H5OH 代替 H3PO2 得分相同）（C 16H25N5O4PCl）+Cl-PNNNCH3ONO2NH智浪教育-普惠英才文库第 11 题（11 分） 磷化硼是一种受到高度关注的耐磨涂料，它可用作金属的表面保护层。磷化硼可由
18、三溴化硼和三溴化磷在氢气中高温反应合成。11-1.写出合成磷化硼的化学反应方程式。BBr3PBr 33H 2BP6HBr （1 分）11-2.分别画出三溴化硼分子和三溴化磷分子的结构。BrBrBrPBrBr(画不画磷上的孤对电子不影响得分）平面三角形 三角锥 （2 分）11-3 磷化硼晶体中磷原子作立方最密堆积，硼原子填入四面体空隙中。画出磷化硼的正当晶胞示意图。( 注：填入另外四个四面体空隙也可，但不能一层空一层填） （2 分）11-4 已知磷化硼的晶胞参数 a = 478 pm，计算晶体中硼原子和磷原子的核间距（d B-P） 。dB-P 207pm48314或 dB-P ( 2 分)11-
19、5 画出磷化硼正当晶胞沿着体对角线方向的投影（用实线圆圈表示 P 原子的投影，用虚线圆圈表示 B 原子的投影） 。( 4 分)第 12 题（10 分) 有人设计了如下甲醇 (methanol) 合成工艺： 其中，为甲烷气源，压强 250.0kPa，温度 25oC，流速 55.0 m3s -1。为水蒸气源，压强 200.0kPa,温度智浪教育-普惠英才文库150oC，流速 150.0 m3s -1。合成气和剩余反应物的混合物经管路进入 25oC 的冷凝器(condenser)，冷凝物由管路流出。在 B 中合成的甲醇和剩余反应物的混合物经进入 25oC 的冷凝器，甲醇冷凝后经管路流出，其密度为 0
20、.791gmL -1。12-1. 分别写出在步骤 A 和步骤 B 中所发生的化学反应的方程式。 CH4(g) H2O(g)CO(g)3H 2(g) (1 分)CO(g) 2H2(g)CH 3OH(g) (1 分)12-2. 假定：所有气体皆为理想气体，在步骤 A 和 B 中完全转化，气液在冷凝器中完全分离，计算经步骤 A 和步骤 B 后，在一秒钟内剩余物的量。 n(CH4)(250.010 355.0)(8.314 298) 5.5510 3(mol) n H2O(g)(200.010 3150.0)(8.314423) 8.5310 3(mol)经步骤 A 后在中过量的 H2O(g)(8.5
21、310 35.5510 3) mol 2.9810 3 mol (1 分) 在步骤 A 中生成的 CO 和 H2 的摩尔比为 1:3，而在步骤 B 中消耗的 CO 和 H2 的摩尔比为 1:2，故经步骤B 后剩余的 H2 为 5.55103mol (1 分) 12-3. 实际上，在步骤 B 中 CO 的转化率只有三分之二。计算在管路中 CO、H 2 和 CH3OH 的分压（总压强为 10.0 MPa） 。nT n(CO)n(H 2)n(CH 3OH)5.5510 31/3(16.6510 35.5510 32/32) 5.5510 32/3mol 14.8103mol (1 分)p(i) pTnin T 总 p(CO) 10.0 MPa(5.5510 31/314.810 3) 1.25 MPa (1 分)p(H2) 10.0 MPa(9.25 10314.810 3) 6.25 MPa ( 1 分)p(CH3OH) 10.0 MPa(5.551032/314.810 3) 2.50 MPa ( 1 分)12-4. 当甲醇反应器足够大，反应达到平衡，管路中的各气体的分压服从方程203HCOpK式中 p0=0.100 MPa, 计算平衡常数 Kp。 Kp2.50(0.100) 2(1.256.25 2) 5.1210-4 ( 2 分)
