《10年全国高中学生化学竞赛(初赛)试题与试题分析.（10份）》由会员分享，可在线阅读，更多相关《10年全国高中学生化学竞赛(初赛)试题与试题分析.（10份）（113页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、全国高中学生化学竞赛(初赛)试题汇编试题与试题分析l 竞赛时间3小时。迟到超过30分钟者不能进考场。开始考试后1小时内不得离场。时间到，把试卷（背面前上）放在桌面上，立即起立撤离考场。l 试卷装订成册，不得拆散。所有解答必须写在站定的方框内，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。l 姓名、报名号和所属学校必须写在首页左侧指定位置，写在其他地方者按废卷论。l 允许使用非编程计算器以及直尺等文具。1997年全国高中学生化学竞赛(初赛) 试题分析第一题(10分) 次磷酸H3PO2是一种强还原剂，将它加入CuSO4水溶液，加热到4050，析出一种红棕色的难溶物A。经鉴定：反应后的溶液
2、是磷酸和硫酸的混合物；X射线衍射证实A是一种六方晶体，结构类同于纤维锌矿(ZnS), 组成稳定；A的主要化学性质如下：1。温度超过60，分解成金属铜和一种气体；2。在氯气中着火；3。与盐酸应放出气体。回答如下问题：(1)写出A的化学式。(2)写出A的生成反应方程式。(3)写出A与氯气反应的化学方程式。(4)写出A与盐酸反应的化学方程式。解题思路整个试题围绕着A是什么物质。可以把有关的信息用如下的图形来综合： 首先可以把A写成MX。其中的M是铜是无疑的，因A经加热分解可以得到铜(M=Cu)。X是什么？这是本题的难点。先根据MX具有ZnS的结构，是M：X=1：1的组成，A只可能是CuS，CuP，C
3、uO和CuH等等，显然，只有CuH才是与其他信息对应的，若是CuS或CuO，生成反应中就找不到被强还原剂(NaH2PO2)还原的元素，若是CuP，与铜和磷的化合价矛盾(按化合价，应是Cu3P或者Cu3P2，均不是ZnS的组成)，所以A是CuH。如果选手以为A是Cu、Cu2O、CuH2PO3、Cu3P、Cu3P2、CuH2P、CuHP等等物质，与A的晶体结构属ZnS型(1：1的MX)矛盾，更无后面所述的几种化学性质，不可取。解决了A是什么(本题的关键)，其余的问题引刃而解。解(1) CuH (4分)(2) 4CuSO4 + 3H3PO2 + 6H2O = 4CuH + 3H3PO4 + 4H2S
4、O4 (2分)分析 题面已经告诉反应在水溶液里进行，配平时加水应在情理之中，题面已经告诉得到磷酸和硫酸，因此得到其他别的产物不得分；不配平也不得分， 后面的反应式也要配平，不配平不得分。(3) 2CuH + 3Cl2 = 2CuCl2 + 2HCl (2分)分析把CuCl2写成CuCl不给分，因铜与氯气反应得到氯化铜属于中学化学知识点。(4) CuH + HCl = CuCl + H2 (2分)分析 单单写成CuCl2不给分，但如果写成CuCl2+Cu可以考虑给一半分，因这种错误不属于中学的知识点。或写成CuH + 2HCl = HCuCl2 + H2 或者 CuH + 3HCl = H2Cu
5、Cl3 + H2也得分。因各小题明显相关，答不出CuH则后面各小题均无分，因此后几小题分值较低。评论本题涉及的化学概念有氧化还原反应的本质、化合价、化合物的基本类型等。本题涉及的A=CuH在中学教学内容中根本没有(大学化学里也没有)，完全是新的，但试题本身的信息迫使学生认可它的若干基本性质。中学化学里有NaH的知识点，因此，不能认为负氢离子是新知识，问题是负氢离子的性质中学化学并没有，但试题给了足够的信息：在高温下发生分解(自身氧化还原反应)；负氢离子是强还原剂(与氯气反应，当然CuH中的Cu+同时也被氧化)；与正氢离子反应放出氢气。本题的思路中的科学假设与科学论证是科学思维的最基本形式；本题
6、较好地考察了竞赛学生思维的严密性、敏捷性、深刻性、广阔性和创造性；既考察发散，又考察收敛；既需要逻辑思维，又需要高度的想象：解题本身就是一种创新思维。考虑到学生可能没有关于一价铜的性质的具体化学知识，在给分的设计中，应答超过中学化学知识水平的，或者答错的，也给分，这种尝试不知大家是否认可。 可惜，据考察某省市的实际应答结果，绝大多数学生得不出A是什么，本题得零分，尤其是那些其他题做得较好的可以被选入冬令营的学生得零分。这个结果出乎命题人的预料，也出乎许多预先看过本题的中学老师和中学教研员的预料。这是怎么回事？仔细查阅学生的应答，发现大多数学生以为A是铜的磷化物，而且多数认为是Cu3P2或者Cu
7、3P！这显然不符合试题给出的信息。老师们认为，其可能原因是(1)应试学生不理解A的晶体结构类同于ZnS意味着什么；(2)缺乏加热温度的半定量概念。题面给出A的分解温度是很低的，学生意识不到。(3)某次高考题里出现过磷化铜，学生就拿来套。这是不是“题海”副作用？学生习惯于用头脑中已知的知识作为套路来解决未知的问题，并不善于用大量信息来得出新的知识。这反映了我国基础教育中的一个大问题：不讲知识是如何形成的，不着重训练综合实际获得的知识信息来得出新的知识。这样下去，我们的学生的创造性思维从何而来？创造性主要来自于归纳而不出自演绎。我们认为，为了培养出具有创造性的人才，应当在中学的科学课程里加强综合、
8、归纳、创新的训练。 附带可以指出，此题的应答差，花费了参赛学生大量的时间，大大影响了学生的心理承受力，致使他们不能正确地答出后面的试题，这也是命题人始料不及的。这为今后命题提供了一个经验教训。第二题(13分) PCl5是一种白色固体，加热到160不经过液态阶段就变成蒸气，测得180下的蒸气密度(折合成标准状况)为9.3g/L, 极性为零，PCl键长为204pm和211pm两种。继续加热到250时测得压力为计算值的两倍。PCl5在加压下于148液化，形成一种能导电的熔体，测得PCl的键长为198pm和206pm两种。(P、Cl相对原子质量为31.0、35.5)回答如下问题：(1)180下PCl5
9、蒸气中存在什么分子？为什么？写出分子式，画出立体结构。(2)在250下PCl5蒸气中存在什么分子？为什么？写出分子式，画出立体结构。(3)PCl5熔体为什么能导电？用最简洁的方式作出解释。(4) PBr5气态分子结构与PCl5相似，它的熔体也能导电，但经测定其中只存在一种P-Br键长。PBr5熔体为什么导电？用最简洁的形式作出解释。解题思路与试题分析本题与上题是两种不同类型的信息题。上题是先集中到一点，攻破这个关键，其余问题不难解决。本题是四个虽相关却又相互独立的问题。问题(1)只涉及第一句话给出的信息。由折合成标准状态的蒸气密度和五氯化磷的化学式量，经过属于中学教学内容的简单的计算，就可以得
10、出：180下的PCl5是单体，即PCl5就是它的分子式。PCl5分子有5个Cl原子围绕着P原子排列，信息表明其中有两种不同键长的P-Cl键，可见不可能是平面的五角形的分子(它的磷氧键是一种)，一定具有三维立体结构；三维立体结构还可能有两种：三角双锥或者四角锥体，后者的极性不等于零，所以PCl5分子是三角双锥型分子。问题(2)的相关信息是第二句话给出的。该信息无疑表明，PCl5分子在加热到250时分解了，生成等量/摩尔的两种气态分子。这种分解反应从类型上说，有的学生可能是熟悉的，例如氧化铜分解生成氧化亚铜和氧气，二氧化锰分解生成四氧化三锰和氧气，三氧化硫分解生成二氧化硫和氧气等等。本题是将这种知
11、识迁移到氯化物上来。所以，可以想见，五氯化磷的分解产物是三氯化磷和氯气。如果答不上来，也不会影响解答后面的问题，这叫做东方不亮西方亮，即便受点挫折，也要经受考验，本题在设计时有这种心理素质考验，因而对第二问的信息提供得较少。问题(3)涉及的是电解质的基本概念：电解质的定义之一是它的熔体能够导电。但是中学课本里对熔体的导电粒子的讨论很少。本问题首先给出PCl5熔体能导电的信息，由这个信息应当想见其中有正、负两种离子存在。那么，是哪两种离子呢？本题的信息是该熔体中有两种不同的P-Cl键长，这就排除了一种是Cl另一种是PCl4+的可能，因为四配位的PCl4+无论如何不会有两种不同的键长(不管它是正四
12、面体型还是平面四边形)，所以两种离子可能是PCl4+和PCl6。这个小题在表述中避免了画出结构式之类的用语，是为减少暗示。问题(4)是对问题(3)的一个反馈性的暗示。意思无非是说，若将氯改换成溴，与PCl6相似的PBr6是不能形成的，因而其中的阴离子只是氯离子。如果学生脑中浮现溴离子比氯离子大得多的图象，就会想象，6个溴离子包在半径很小的P5+外面可能实在太挤了，挤不下了，而较小的氯离子则是有可能的。学化学比起学物理需要有更多的想象力，而想象是创新所不可缺少的思维形式，这或许是化学吸引一大批有志为人类进步、社会发展、祖国昌盛作出一番贡献的人的缘故之一。本题有意进行这样的引导。解(1)9.522
13、.4=208.3g/mol (1分)PCl5相对分子质量31.0+35.55=208.5 (1分)蒸气组成为PCl5 (1分)呈三角双锥体。三角双锥分子无极性，有两种键长。 (2分)(注：若答成四方锥体不给分，因它有极性，与题面给的信息不符)(2) PCl5 = PCl3 + Cl2 氯分子 Cl-Cl 三氯化磷分子 (本小题共3分)(压力为计算值的两倍表明1mol PCl5完全分解成1molPCl3和1mol Cl2, 共2mol。气体由等摩PCl3和Cl2组成。)(3) PCl5 = PCl4+ + PCl6 (本小题共3分)(注：含PCl4+ 和PCl6两种离子，前者为四面体，后者为八面
14、体，因此前者只有一种键长，后者也只有一种键长，加起来有两种键长。)(4) PBr5 = PBr4+ + Br PBr4+ 结构同PCl4+ (本小题共2分) (其他答案只要正确也可得分，但适当扣分。)评论 实际的应答结果是，几乎所有好学生能够得高分。没有立体概念的学生把五氯化磷画成四角锥体，这说明，他们没有注意到该分子没有极性的信息。我们认为，丢三落四是这个阶段的青年人的思维中最致命的弱点，老师们无论怎样努力，青年人思维上的这种特征都会经常地在青年人身上表现出来。我们的教学里应该加强整体性思维的训练，提醒青年人，只知其一不知其二或者攻其一点不及其余都是要不得的。有不少学生，五氯化磷和五溴化磷的电离式写出来了，但画不出这些离子的立体结构，丢了分。这说明我们设计的竞赛水平是击中要害的。不是学生头脑中没有这些几何体的概念，而是没有把这些知识用于考察微观化学物种。我们主张竞赛化学里添加立体概念，单从学过的数学知识应当应用的角度也是合情合理的。我们的学生的数学能力据说是在世界上是领先的，可是其他课程中对数学的应用并不匹配，正如有一位特级教师说的那样，这好比磨刀霍霍却没有
