《2012年第26届全国高中学生化学竞赛(省级赛区-初赛)试题及答案》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2012年第26届全国高中学生化学竞赛(省级赛区-初赛)试题及答案（7页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、1 中国化学会第 26 届全国高中学生化学竞赛 ( 省级赛区 ) 试卷（ 2012 年 9 月 2 日 9 00 12 00 共计 3 小时）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。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。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。允许使用非编程计算器以及直尺等文具第 1 题（ 7 分）1-1 向硫酸锌水溶液中滴加适当浓度的氨水至过量，发生两步主要反应。
2、简述实验现象并写出两步主要反应的离子方程式。无色溶液产生白色沉淀，后逐渐溶解（ 1 分，如只写白色沉淀溶解不扣分，未表明白色，扣 0.5 分）（ 1） Zn2+2NH 3+2H 2O=Zn(OH) 2 +2NH 4+ （ 1 分）写成如下形式均给分： Zn 2+2NH 3 H 2O=Zn(OH) 2 +2NH 4+Zn(H 2O)62+2NH 3 H2O=Zn(OH) 2 +2NH 4+ +6H2O Zn(H 2O)62+2NH 3=Zn(OH) 2 +2NH 4+ +2H2O （ 2） Zn(OH) 2 + 2NH 4+ +2NH 3 = Zn(NH 3)42+ +2H 2O 如写成 Zn(
3、OH) 2 +4NH 3 = Zn(NH 3)4 2+ +2OH 也对，如产物写成 Zn(NH 3)62+扣 0.5 分，因主要产物是 Zn(NH 3)4 2+1-2 化合物 Cu(Pydc)(amp) 3H 2O的组成为 C11H 14CuN 4O7，热重分析曲线表明，该化合物受热分解发生两步失重，第一个失重峰在 200 250，失重的质量分数为 15.2%。第二个失重峰在 400 500，失重后的固态残渣质量为原化合物质量的 20.0%。 Pydc 和 amp 是含有芳环的有机配体。通过计算回答：（ 1）第一步失重失去的组分。水分子或 H 2O 3 个水分子或 3H 2O C11H 14C
4、uN 4O7 的式量约 377.8， 失去 3 个水分子， 失重质量分数理论值为 14.3%。 1 分（ 2）第二步失重后的固态残渣是什么，解释理由。CuO 或 Cu 2O 的混合物（ 2 分）理由： CuO 、 Cu 2O 及 C11H 14CuN 4O7的式量分别为 79.55、 143.1 和 377.8。若残渣为 CuO，则失重质量分数为 79.55/377.8=21.1% ； 若残渣为 Cu2O， 则质量分数为 143.1/(377.8 2)=18.9% ， 实验值为 20%介于两者之间，故残渣是两者的混合物。 （ 1 分）只答 CuO 或只答 Cu2O，只得 1 分 。答 CuO
5、和 Cu 混合物，计算正确，理由表述清晰，也可得 3分。虽然计算正确，但物质在题设条件下不存在（如乙炔铜、氢化铜等） ，也可得 1 分（计算分） 。第 2 题 （ 7 分） A 和 X 是两种常见的非金属元素，其核外电子数之和为 22，价电子数之和为 10。在一定条件下可生成 AX 、 AX 3（常见的 Lewis 酸） 、 A 2X 4 和 A 4X 4，反应如下：A(s) + 3/2X 2(g) AX 3(g) AX 3(g) AX(g) +2X(g) 2Hg +2X(g) Hg 2X 2(g) AX(g) +AX 3(g) A 2X 4(g) 4 AX(g) A 4X 4(s)2-1 指
6、出 A 和 X 各是什么元素。A： B X： Cl 共 3 分 各 1.5 分Hg ，放电2 2-2 A4X 4 具有 4 个三重旋转轴，每个 A 原子周围都有 4 个原子，画出 A 4X4 的结构示意图。（ 2 分）2-3 写出 AX 3 与 CH 3MgBr 按计量数比为 1 3 反应的方程式。BCl 3+3CH 3MgBr B(CH 3)3+3MgBrCl （ 1 分）AX 3+3CH 3MgBr B(CH 3)3+3MgBrCl 写成 BCl 3+3CH 3MgBr B(CH 3)3+3/2Mg Br 2+3/2MgCl 2 也可2-4 写出 A2X4 与乙醇发生醇解反应的方程式。B2
7、Cl 4 + 4C 2H5OH B 2(OC 2H 5) 4 +4HCl （ 1 分）A2X 4 + 4C 2H5OH A 2(OC 2H5)4 +4HX 第 3 题（ 10 分） CuSO 4 溶液与 K 2C2O4 溶液反应，得到一种蓝色晶体。通过下述实验确定该晶体的组成：(a) 称取 0.2073g 样品，放入锥形瓶，加入 40mL2mol L 1 的 H 2SO 4，微热使样品溶解，加入 30mL 水，加热近沸，用 0.02054 mol L 1KMnO 4 溶液滴定至终点，消耗 24.18mL 。(b) 接着将溶液充分加热，使浅紫红色变为蓝色，冷却后加入 2gKI 固体和适量 Na
8、2CO 3，溶液变为棕色并生成沉淀。用 0.04826mol L 1 的 Na 2S2O3 溶液滴定，近终点时加入淀粉指示剂，至终点，消耗 12.69mL 。3-1 写出步骤 a 中滴定反应的方程式。2MnO 4 + 5H 2C2O4 + 6H + = 2Mn 2+ 10CO2 + 8H 2O （ 1 分）3-2 写出步骤 b 中溶液由淡紫色变为蓝色的过程中所发生反应的方程式。4MnO 4 + 12H + = Mn 2+ + 5O2 + 6H 2O （ 2 分）3-3 用反应方程式表达 KI 在步骤 b 中的作用：写出 Na2S2O3 滴定反应的方程式。KI 与 Cu2+ 作用： 2Cu2+
9、+ 5I = 2CuI +I 3 （ 1 分）3-4 通过计算写出蓝色晶体的化学式（原子数取整数） 。根据 3-1 中的反应式和步骤 a 中的数据，得：n(C2O42 ) = 0.02054 mol L 1 24.18mL 5/2 = 1.241mmol （ 1 分）根据 3-3 中的反应式和步骤 b 中的数据，可得：n(Cu 2+)=0.04826 mol L 1 12.69mL=0.6124mmol （ 1 分）n(Cu 2+) n(C 2O4 2 )= 0.6124mmol 1.2416mmol = 0.4933 0.5 配离子组成为 Cu(C 2O 4)22 。 （ 1 分）由电荷守恒
10、，晶体的化学式为 K2Cu(C 2O4)2 xH 2O 结晶水的质量为： 0.2073g 0.6124 10 3mol MK 2Cu(C 2O4)2 = 0.2073g 0.6124 10 3mol 317.8g mol 1=0.0127g n(H 2O) = 0.0127g/(18.02g mol 1) = 0.000705mol =0.705 mmol n(H 2O) n(Cu 2+) = 0.705 0.6124 = 1.15 x 1 或用 n(C 2O42 )和 n(Cu 2+)实验数据的均值 0.6180mmol 计算水的质量：0.2073g 0.6180 10 3mol MK 2C
11、u(C 2O4)2 = 0.0109 g n(H 2O) = 0.0109 g/(18.02g mol 1) = 0.000605mol =0.605mmol n(H 2O) n(Cu 2+) = 0.605 0.6124 = 0.989 x 1 其他合理的方式，均给分。第 4 题（ 5 分） 1976 年中子衍射实验证实： trans-Co(en) 2Cl 22Cl HCl 2H 2O 晶体中只存在 3 种含钴的A +和 Cl 。 X+中所有原子共面，有对称中心和 3 个相互垂直的镜面。注： en 是乙二胺的缩写符号。4-1 画出 A+及其立体异构体的结构简图。3 4-2 画出 X + 的结
12、构图。（ 2 分） 画成实线扣 1 分，未写正号不扣分。第 5 题 （ 8 分） 从尿素和草酸的水溶液中得到一种超分子晶体。 X 射线衍射实验表明， 该晶体属于单斜晶系，晶胞参数 a=505.8pm， b=1240pm， c=696.4pm， =98.13。晶体中两种分子通过氢键形成二维分子结构，晶体密度 D=1.614g cm 3。5-1 推求晶体中草酸分子和尿素分子的比例。晶胞体积 V=abcsin = 505.8pm 1240pm 696.4pm sin98.13 =4.324 10 22 cm 3 1 分晶胞质量 = VD = 4.324 10 22 cm 3 1.614g cm 3=
13、6.979 10 22g 1 分（ 1）若晶胞中含 1 个草酸分子和 1 个尿素分子，则质量为 2.493 10 22g，密度约为 0.577 g cm 3，不符合测定结果，也不符合对称性要求。（ 2） 若晶胞中含 1 个草酸分子和 2 个尿素分子， 则质量为 3.490 10 22g， 密度约为 0.8071 g cm 3，也不符合测定结果，也不符合对称性要求。（ 3）若晶胞中含 2 个草酸分子和 4 个尿素分子，则质量为 6.980 10 22 g，密度符合测定结果，对称性也满足题意。因而晶胞中含有 22 个草酸分子和 4 个尿素分子，即二者比例 1 2。 1 分5-2 画出一个化学单位的
14、结构，示出其中的氢键。（ 3 分）化学单位： 1 分 只画出 1 个草酸分子和 1 个尿素分子，不给分。氢键： 2 分只画出 2 个草酸的羟基与尿素的羰基形成较强的 O H O 氢键，得 1 分。只画出 2 个尿素的氨基与草酸的羧基形成较弱的 N H O 氢键，得 1 分。第 6 题（ 6 分） 2， 3吡啶二羧酸，俗称喹啉酸，是一种中枢神经毒素，阿尔兹海默症、帕金森症等都与它有关。常温下喹啉酸呈固态，在 185 190下释放 CO2转化为烟酸。6-1 晶体中，喹啉酸采取能量最低的构型，画出此构型（碳原子上的氢原子以及孤对电子可不画） 。3 分 其他答案不得分。一个氢必须在氮原子上，氮原子必须
15、带正电荷，另一个氢原子必须在两个氧原子之间，但不要求氢键4 的键角，该键是否对称也不要求， 2 位的取代基必须是羧酸根负离子。6-2 喹啉酸在水溶液中的 pKa1=2.41，写出其一级电离的方程式（共轭酸碱用结构简式表示） 。6-3 画出烟酸的结构。2 分 若画成 也给 2 分。第 7 题（ 10 分）硼的总浓度 0.4mol mol 1 的硼酸及其盐的水溶液中不仅存在四硼酸根离子 B4 还存在电荷为 1 的五硼酸根离子以及电荷为 1 和 2 的两种三硼酸根离子。这些多硼酸根离子和 B(OH) 4 缩合而成，结构中硼原子以 B O B 的方式连接成环。7-1 上述五硼酸根离子中，所有三配位硼原子的化学环境完全相同，画出其结构示意图（不画孤对电子，羟基用 OH 表达）（ 4 分） 未标负号扣 1 分。7-2 右图示出硼酸硼酸盐体系在硼的总浓度为 0.4 mol mol 1 时 ， 其 存在形式与 pH 的关系。 1、 2、 3、 4 分别为 4 种多硼酸根离子存在 的 区 域 。推出 1、 2、 3、 4 分别对应的多硼酸根离子的化学式。注：以 B 4O5(OH) 4 2 为范例，书写其他 3 种多硼酸根离子的化学 式 ； 形 成这些物种的缩合反应速率几乎相同，其排列顺序不
