历年中国化学会全国高中学生化学竞赛

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1、第 1 页 共 33 页中国化学会中国化学会 2002 年全国高中学生化学竞赛（省级赛区）试题年全国高中学生化学竞赛（省级赛区）试题第第 1 题题（5 分）阅读如下信息后回答问题：元素 M，其地壳丰度居第 12 位，是第 3 种蕴藏最 丰富的过渡元素，是海底多金属结核的主要成分，是黑色金属，主要用途：炼钢，也大量用 来制作干电池，还是动植物必需的微量元素。 1M 的元素符号是 。 2M 的最重要矿物的化学式是 。 3M 的三种常见化合物是 、 和 。 【答案】 1Mn（1 分） 2MnO2（1 分） 3M 的三种常见化合物是 MnO2、MnSO4和 KMnO4。 （3 分） 注：必须答 MnO

2、2和 KMnO4，而 Mn(II)盐也可答硝酸锰等。第第 2 题题（6 分）用地壳中某主要元素生产的多种产品在现代高科技中占重要位置，足见化学 对现代物质文明的重要作用。例如： 1计算机的芯片的主要成分是 ； 2光导纤维的主要成分是 ： 3目前应用最多的太阳能电池的光电转化材料是 ； 4用作吸附剂、干燥剂、催化剂或催化剂载体的人造分子筛大多是一类称为 的化合物； 5有一大类化合物，结构独特，兼备无机材料和有机材料双重性能，有耐温、电绝缘 性好、难燃、憎水、耐腐蚀等特性，广泛用于航空航天、电子电气、建筑、运输等行业， 用于密封、粘合、润滑、涂层、表面活性、防水、防潮，已为现代社会不可替代的新材

3、料。这类材料在分子结构上的特点是 和 。 【答案】 1硅（或 Si 或单晶硅） （1 分） 2二氧化硅（或 SiO2） （1 分） 3硅（或 Si） （1 分） 4铝硅酸盐（或硅铝酸盐） （1 分） 注：此题明确是分子筛, 不应答硅胶，答硅酸盐也不给分。 5具有 SiO 键 与硅相连的烃基（2 分）第第 3 题题（3 分）最近有人用高能26Mg 核轰击Cm 核，发生核合成反应，得到新元素 X。研248 96 究者将 X 与氧气一起加热，检出了气态分子 XO4，使 X 成为研究了化学性质的最重元素。已知的 X 同位素如下表所示，上述核反应得到的核素是其中之一，该核素的衰变性质保证了其化学性质实验

4、获得成功。 质量数半衰期衰变方式2631s释放 粒子2640.00008s释放 粒子；或自发裂变第 2 页 共 33 页2650.0018s释放 粒子；或自发裂变266不详不详2670.033s释放 粒子；或自发裂变268不详不详2699.3s释放 粒子1X 的元素符号是 。 2用元素符号并在左上角和左下角分别标注其质量数和质子数，写出合成 X 的核反应 方程式（方程式涉及的其他符号请按常规书写） 。 【答案】 1Hs（1 分）25n（2 分） （n 也可写成等, 但写成“中子”扣 1 分）Mg26 12Cm248 96Hs269 108n1 o第第 4 题题（6 分） 1汞与次氯酸（摩尔比

5、11）发生反应，得到 2 种反应产物，其一是水。该反应的方 程式为 ；反应得到的含汞产物的中文名称为 。 2N2H4在一定条件下热分解，产生 NH3、N2和 H2，后两者摩尔比为 32，写出反应 方程式 。 3第二周期元素 A 与氢形成的如下化合物中的 AA 键的键能（kJ/mol）： CH3CH3 346， H2NNH2 247， HOOH 207 试问：它们的键能为什么依次下降？ 【答案】 12Hg2HClOHg2OCl2H2O（1 分） 碱式氯化汞（或氯氧化汞） （1 分） 注：Hg2OCl2也可写成 HgOHgCl2或 HgCl2HgO 27N2H48NH33N22H2（2 分）3乙烷

6、中的碳原子没有孤对电子，肼中的氮原子有 1 对孤对电子，过氧化氢中的氧有 2 对孤对电子，使 AA 键的键能减小。 （2 分）第第 5 题题（13 分）六配位（八面体）单核配合物 MA2(NO2)2呈电中性；组成分析结果：M 31.68%，N 31.04%，C 17.74%；配体 A 不含氧：配体(NO2)x的氮氧键不等长。 1该配合物中心原子 M 是什么元素？氧化态多大？给出推理过程。 2画出该配合物的结构示意图，给出推理过程。 3指出配体(NO2)x在“自由”状态下的几何构型和氮原子的杂化轨道。 4除本例外，上述无机配体还可能以什么方式和中心原子配位？用图形画出三种。 【答案】 1nMnN

7、21.68/MM31.04/141(2y2) MA19.56(y1) y2（设 y 为其他自然数均不合题意） ，得 MM58.7 (g/mol) 查周期表，MNi由配体(NO2)x 的两个氮氧键不等长，推断配体为单齿配体，配位原子为 O，故配体为 NO2，因此，Ni 的氧化数为2。 （4 分）注：推理过程合理都给分，不合理，即使结果正确也扣 2 分。第 3 页 共 33 页2设配合物中碳原子数为 nC，则：nCnN17.74/1231.04/140.667 已知 nN2226, 所以，nC0.67764 求出摩尔质量，由于剩余量过小，只能设 A 是氮氢化合物，由此得氢数，可 推得配体 A 为

8、H2NCH2CH2NH2，配合物的结构示意图为：NiOONON ONCCNNCCNH2H2H2H2H2H2H2H2（4 分） 注：合理推理过程 2 分，结构图 2 分 3 （根据 VSEPR 理论，可预言）NO2为角型，夹角略小于 120，N 取 sp2杂化轨道。 （2 分）4NOOMO NOM MONOMNOOMO NOM MONOM（3 分） 注：只要图形中原子的相对位置关系正确即可得分；画出其他合理配位结构也得分，如 氧桥结构、NO2桥结构等第第 6 题题（8 分）化合物 A 俗称“吊白块” ，年产量上万吨，主要用于染色工艺，具还原性和漂 白性，对热不稳定，有毒。近年报道，我国一些不法商

9、人违章地将 A 添加到米、面、腐竹、 食糖等食品中增白，导致多起严重食物中毒事件，如某地曾发生五所学校 400 余名学生食用 含 A 食品一次性中毒事件。已知： 固体 A2H2O 的摩尔质量为 154g/mol； A 的晶体结构及其水溶液的电导证实 A 是钠盐，每摩尔 A 含 1 摩尔钠离子。 A 在水中的溶解度极大，20饱和溶液 A 的质量分数达 45%。 A 的制备方法之一是，在 NaOH 溶液中分甲醛与 Na2S2O4（连二亚硫酸钠）反应 （摩尔比 11） ，反应产物为 A 和亚硫酸钠。 A 在化学上属于亚磺酸的衍生物，亚磺酸的通式为 RSO2H，R 为有机基团。 1画出 A 的阴离子的

10、结构（简）式。 2写出上述制备 A 的“分子方程式” 。 3给出 A 的化学名称。 【答案】 1MA32316311223118 11836154HOCH2S O-O（或HOCH2SO2或HOCH2S O-O或OSOCHHOH-等） （3分）2Na2S2O4CH2ONaOHHOCH2SO2NaNa2SO3（3 分） （或 Na2S2O4CH2ONaOHHOCH2SO2NaNa2SO3或Na2S2O4CH2ONaOHNaSO2CH2OHNa2SO3） 注：写不写结晶水都可以第 4 页 共 33 页3 “羟甲亚磺酸钠” （或“羟甲基亚磺酸钠” ） （2 分）第第 7 题题（8 分）据报道，我国酱油

11、出口因“氯丙醇”含量超标而受阻。 1据研究，酱油中的“氯丙醇”的来源可能是酱油原料中的杂质脂肪水解产物甘油的 羟基被氯取代的衍生物；另一来源可能是用离子交换树脂纯化水配制酱油，由于交换树脂采 用 1，2环氧3氯丙烷（代号 A）作交联剂，残留的 A 水解会产生“氯丙醇” ；此外，A 还可能来自包装食品的强化高分子材料。试写出由甘油得到的“氯丙醇”的结构简式和 A 水 解的反应方程式，反应涉及的有机物用结构简式表示。 2在同一个碳上同时有 2 个羟基或者一个羟基和一个氯原子的“氯丙醇”是不稳定的， 在通常条件下会发生消除反应，请给出 2 个反应方程式作为例子。 【答案】1ClHOOHOHClClC

12、lClOHOHClOH（4 分）OCl+H2OOHClHO （2 分） 注：标不标对映体得分相同。2ClOHOHClO-H2OClOHClClO-HCl （各 1 分）第第 8 题题（9 分）化合物 A 和 B 的元素分析数据均为 C 85.71%，H 14.29%。质谱数据表明 A 和 B 的相对分子质量均为 84。室温下 A 和 B 均能使溴水褪色，但均不能使高锰酸钾溶液褪 色。A 与 HCl 反应得 2，3二甲基2氯丁烷，A 催化加氢得 2，3二甲基丁烷；B 与 HCl 反应得 2甲基3氯戊烷，B 催化加氢得 2，3二甲基丁烷。 1写出 A 和 B 的结构简式。 2写出所有与 A、B 具

13、有相同碳环骨架的同分异构体，并写出其中一种异构体与 HCl 反应的产物。 【答案】1A 的结构简式 B 的结构简式CH(CH3)2（各 2 分）2结构简式与 HCl 反应产物的结构简式CH3CH2CHCHCH3CH3ClCH2CH3CH3CH CHCH2CH3CH3Cl第 5 页 共 33 页CH2CH2CH3CH3CH2CHCH2CH2CH3Cl注：同分异构体各 1 分；写对任一“对应的”水解产物得 2 分。第第 9 题题（8 分）Xe 和 F2反应，可得三种氟化物，视反应条 件而定。下图表述的是将 0.125mol/L Xe 和 1.225mol/L F2 为始态得到的生成物在平衡体系内的

14、分压与反应温度的关 系。 1应在什么温度下制备 XeF2和 XeF4？ 2Xe 和 F2生成 XeF6和 XeF4，哪个反应放热更多？ 生成 的反应放热更多。理由： 3为有效地制备 XeF2，应在什么反应条件下为好？ 简述理由。 【答案】 1约 550K 约 850K（各 1 分） 2XeF6 若 Xe 与 F2生成 XeF4的反应放热多，反应 XeF4F2XeF6将是吸热反应，温 度升高应有利于 XeF6的生成，而由附图可见，事实恰恰相反。 （4 分） （或答：反应 XeF6XeF4F2发生在相对高的温度下；或答：上述正向反应是体积增大 的反应，所以正向反应是吸热的） 3在上图条件下必须在高

15、温下才能制备 XeF2, 但高温要求的技术问题太多，因而，应 降低投料中 F2/Xe 的比值，可有效制备 XeF2。 （2 分）第第 10 题题（10 分）某远洋船只的船壳浸水面积为 4500m2，与锌块相连来保护，额定电流 密度为 150mA/m2，预定保护期限 2 年，可选择的锌块有两种，每块的质量分别为 15.7kg 和 25.9kg，通过每块锌块的电流强度分别为 0.92A 和 1.2A。计算说明，为达到上述保护船体的 目的，最少各需几块锌块？用哪种锌块更合理？为什么？ 【答案】 首先算出通过体系的总电量： 2365d24h/d60min/h60s/min6.307107s （1 分） 0.0150A/m24500m267.5A （1 分） 67.5A6.307107s4.257109C （1 分）其次计算总共需要多少锌：电子的量为：4.257109C/9.6510