1、中国化学会第 24 届全国高中学生化学竞赛（省级赛区）试卷中国化学会第 24 届全国高中学生化学竞赛（省级赛区）试卷（2010 年 9 月 12 日） 题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 总分满分 15 5 7 8 11 8 13 6 11 7 9 100得分 阅卷人签名l 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。l 试卷装订成册，不得拆散。所有解答必须写在指定的 位置，用铅笔解答无效(包括作图)。草稿纸在最后一页。不得将任何纸张带入考场。l 凡要求计算者，须给出计算过程，没有计算
2、过程无效。l 姓名、报名号和所属学校等 必须写在首页左侧指定位置，写于其他地方者按废卷论处。l 用涂改液涂改的解答无效。l 允许使用非编程计算器以及直尺等文具。 气体常数 R8.31447 J K -1 mol-1 法拉第常数 F96485 C mol -1 阿佛加德罗常数 NA6.02214210 23 mol-1 第 1 题 (15 分)1-1 2009 年 10 月合成了第 117 号元素，从此填满了周期表第七周期所有空格，是元素周期系发展的一个里程碑。117 号元素是用 249Bk 轰击 48Ca 靶合成的，总共得到 6 个 117 号元素的原子，其中 1 个原子经 p 次 衰变得到
3、270Db 后发生裂变； 5 个原子则经 q 次 衰变得到 281Rg 后发生裂变。用元素周期表上的 117 号元素符号，写出得到 117 号元素的核反应方程式（在元素符号的左上角和左下角分别标出质量数和原子序数） 。1-2 写出下列结构的中心原子的杂化轨道类型：(C6H5)IF5-(C6H5)2XeI(C6H5)2+1-3 一氯一溴二(氨基乙酸根)合钴(III)酸根离子有多种异构体，其中之一可用如下简式表示。请依样画出其他所有八面体构型的异构体。第 2 题 (5 分) 最近我国有人报道，将 0.1 mol L-1 的硫化钠溶液装进一只掏空洗净的鸡蛋壳里，将蛋壳开口朝上，部分浸入盛有 0.1
4、mol L-1 的氯化铜溶液的烧杯中，在静置一周的过程中，蛋壳外表面逐渐出现金属铜，同时烧杯中的溶液渐渐褪色，并变得混浊。2-1 设此装置中发生的是铜离子和硫离子直接相遇的反应，已知 (Cu2+/Cu)和 (S/S2-)分别为 0.345V 和 -0.476 V，nFE RT lnK， 表示反应的标准电动势，n 为该反应得失电子数。计算 25oC 下硫离子和铜离子反应得到铜的反应平衡常数，写出平衡常数表达式。2-2 金属铜和混浊现象均出现在蛋壳外，这意味着什么？2-3 该报道未提及硫离子与铜离子相遇时溶液的 pH。现设 pH = 6，写出反应的离子方程式。2-4 请对此实验结果作一简短评论。第
5、 3 题 (7 分) 早在 19 世纪人们就用金属硼化物和碳反应得到了碳化硼。它是迄今已知的除金刚石和氮化硼外最硬的固体。1930 年确定了它的理想化学式。左下图是 2007 年发表的一篇研究论文给出的碳化硼晶胞简图。第 4 题 (8 分)4-1 分别将 O2、KO 2、BaO 2 和 O2AsF6填入与 OO 键长相对应的空格中。OO 键长 112 pm 121 pm 128 pm 149 pm化学式 4-2 在配合物 A 和 B 中，O 2 为配体与中心金属离子配位。 A 的化学式为Co 2O2(NH3)104+，其 OO 的键长为 147 pm； B 的化学式为 Co(bzacen)Py
6、O2，其 OO 的键长为 126 pm，Py是吡啶(C 5H5N)，bzacen 是四齿配体 C6H5C(O-)=CHC(CH3)=NCH22。B 具有室温吸氧，加热脱氧的功能，可作为人工载氧体。画出 A 和 B 的结构简图（图中必须明确表明 OO与金属离子间的空间关系） ，并分别指出 A 和 B 中 Co 的氧化态。配合物 A B结构简图Co 的氧化态 第 5 题 ( 11 分 ) 把红热的玻棒插入橙红色固体 A 中，A 受热后喷射出灰绿色粉末 B 和无色无味气体 C。镁在 C 中加热生成灰色固体 D。B 在过量的 NaOH 溶液中加热溶解，得到绿色溶液 E。将适量 H2O2 加入 E 中，
7、加热，得到黄色溶液 F。F 酸化后变为橙色溶液 G。向G 中加入 Pb(NO3)2 溶液，得到黄色沉淀 H。5-1 写出 A、B、C、D、E、F、G 和 H 的化学式。A B C D E F G H 5-2 写出由 E 转变为 F，F 转变为 G，G 转变为 H 的离子方程式。E 转变为 F F 转变为 G G 转变为 H 5-3 A 中的金属元素 M 可以形成 MO2 和 ZnM2O4, 它们均为磁性材料，广泛用于制作磁带和磁盘。分别写出 MO2 和 ZnM2O4 中 M 的价电子组态。5-4 A 中的金属元素 M 可以形成不同形式的羰基化合物或者羰基阴离子，按照 18 电子规则画出 Na2
8、M2(CO)10的阴离子结构，指出 M 的氧化态。第 6 题（8 分）在我国青海、西藏等地有许多干涸盐湖盛产一种钠盐 Q。Q 为一种易溶于水的白色固体。Q 的水溶液用硫酸酸化，得到弱酸 X。X 为无色小片状透明晶体。X 和甲醇在浓硫酸存在下生成易挥发的 E。E 在空气中点燃呈现绿色火焰。 E 和 NaH 反应得到易溶于水的白色固态化合物 Z（分子量 37.83） 。6-1 写出由 Q 得到 X 的离子方程式。6-2 写出 X 在水中的电离方程式。6-3 写出 X 和甲醇在浓硫酸存在下生成 E 的化学方程式。6-4 写出 E 燃烧反应的化学方程式。6-5 写出由 E 和 NaH 制备 Z 的化学
9、反应方程式。6-6 Z 在水溶液里的稳定性与溶液 pH 有关，pH 越大越稳定。为什么？6-7 近年来，用 Z 和过氧化氢构建一种新型碱性电池已成为热门的研究课题。该电池放电时，每摩尔 Z 释放 8 摩尔电子，标准电动势大于 2 V。写出这种电池放电反应的离子方程式。第 7 题 (13 分 ) 分子筛是一种天然或人工合成的泡沸石型水合铝硅酸盐晶体。人工合成的分子筛有几十种，皆为骨架型结构，其中最常用的是 A 型、X 型、Y 型和丝光沸石型分子筛，化学组成可表示为 MmAlpSiqOn(p+q)xH2O。7-1 Si4+、Al 3+ 和 O2- 的离子半径分别为 41 pm、50 pm 和 14
10、0 pm，通过计算说明在水合铝硅酸盐晶体中 Si4+和 Al3+各占据由氧构成的何种类型的多面体空隙。Si4+ Al3+7-2 上述化学式中的 n 等于多少？说明理由。若 M 为 2 价离子，写出 m 与 p 的关系式。7-3 X 光衍射测得 Si-O 键键长为 160 pm。此数据说明什么？如何理解？7-4 说明以下事实的原因： 硅铝比（有时用 SiO2/Al2O3 表示）越高，分子筛越稳定；最小硅铝比不小于 1。7-5 人工合成的 A 型分子筛钠盐，属于立方晶系，正当晶胞参数 a2464 pm ，晶胞组成为Na96Al96Si96O384xH2O。将 811.5 克该分子筛在 1.0132
11、5105 Pa、700 oC 加热 6 小时将结晶水完全除去，得到 798.6 升水蒸气（视为理想气体） 。计算该分子筛的密度 D。第 8 题 ( 6 分) 在 25和 101.325kPa 下，向电解池通入 0.04193 A 的恒定电流，阴极（Pt，0.1 mol L-1 HNO3）放出氢气，阳极（Cu ，0.1 mol L-1 NaCl）得到 Cu2+。用 0.05115 mol L-1 的 EDTA 标准溶液滴定产生的 Cu2+，消耗了 53.12 mL。8-1 计算从阴极放出的氢气的体积。8-2 计算电解所需的时间(以小时为单位)。第 9 题(11 分)9-1 画出下列转换中 A、B
12、、 C 和 D 的结构简式（不要求标出手性） 。ABCD9-2 画出下列两个转换中产物 1、2 和 3 的结构简式，并简述在相同条件下反应，对羟基苯甲醛只得到一种产物，而间羟基苯甲醛却得到两种产物的原因。原因： 第 10 题 ( 7 分) 灰黄霉素是一种抗真菌药，可由 A 和 B 在三级丁醇钾/三级丁醇体系中合成，反应式如下：10-1 在下面灰黄霉素结构式中标出不对称碳原子的构型。10-2 写出所有符合下列两个条件的 B 的同分异构体的结构简式： 苯环上只有两种化学环境不同的氢； 分子中只有一种官能团。B 的同分异构体：10-3 写出由 A 和 B 生成灰黄霉素的反应名称。第 11 题( 9
13、分) 化合物 A 由碳、氢、氧三种元素组成，分子量 72，碳的质量分数大于60%。A 分子中的碳原子均为 sp3 杂化。A 与 2-苯基乙基溴化镁在适当条件下反应后经水解生成 B。B 在质子酸的催化作用下生成 C。经测定 B 分子只含 1 个不对称碳原子，其构型为 R。请根据上述信息回答下列问题：11-1 写出 A 的分子式。11-2 画出 A、B 和 C 的结构简式（列出所有可能的答案） 。A B C 11-3 简述由手性化合物 B 合成 C 时手性能否被保留下来的理由。郑重声明；本试题及答案的版权属中国化学会所有，不经中国化学会化学竞赛负责人授权，任何人不得翻印、不得在出版物或互联网网站上转载、贩卖、赢利，违者必究。本试卷和答案将分别于 2010 年 9 月 12 和 15 日 12:00 在网站 http:/ 和http:/
