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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 9001200 共计3小时）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。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。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
2、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+2NH3+2H2O=Zn(OH)2+2NH4+ （1分） 写成如下形式均给分：Zn2+2NH3H2O=Zn(OH)2+2NH4+ Zn(H2O)62+2NH3H2O=Zn(OH)2+2NH4+ +6H2O Zn(H2O)62+2NH3=Zn(OH)2+2NH4+ +2H2O （2）Zn(OH)2 + 2NH4+ +2NH3 = Zn(NH3)42+ +2H2O 如写成Zn(OH)2 +4NH3 = Zn(NH3)42+ +2OH 也对，如产物写成Zn(NH3)62+扣0.5分，因主要产物是Zn(NH3
3、)42+1-2 化合物Cu(Pydc)(amp) 3H2O的组成为C11H14CuN4O7，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200250，失重的质量分数为15.2%。第二个失重峰在400500，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 H2O 3个水分子或3H2O C11H14CuN4O7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Cu2O的混合物（2分） 理由：CuO、Cu2O及
4、C11H14CuN4O7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/(377.82)=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、AX3（常见的Lewis酸）、A2
5、X4和A4X4，反应如下：Hg，放电 A(s) + 3/2X2(g) AX3(g) AX3(g) AX(g) +2X(g) 2Hg +2X(g) Hg2X2(g) AX(g) +AX3(g) A2X4(g) 4 AX(g) A4X4(s)2-1 指出A和X各是什么元素。A： B X： Cl 共3分 各1.5分2-2 A4X4具有4个三重旋转轴，每个A原子周围都有4个原子，画出A4X4的结构示意图。（2分）2-3 写出AX3与CH3MgBr按计量数比为13反应的方程式。BCl3+3CH3MgBr B(CH3)3+3MgBrCl （1分）AX3+3CH3MgBr B(CH3)3+3MgBrCl写成
6、BCl3+3CH3MgBr B(CH3)3+3/2Mg Br2+3/2MgCl2 也可2-4 写出A2X4与乙醇发生醇解反应的方程式。B2Cl4 + 4C2H5OH B2(OC2H5)4 +4HCl （1分）A2X4 + 4C2H5OH A2(OC2H5)4 +4HX第3题（10分）CuSO4溶液与K2C2O4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40mL2molL1的H2SO4，微热使样品溶解，加入30mL水，加热近沸，用0.02054 molL1KMnO4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
7、色变为蓝色，冷却后加入2gKI固体和适量Na2CO3，溶液变为棕色并生成沉淀。用0.04826molL1的Na2S2O3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。2MnO4 + 5H2C2O4 + 6H+ = 2Mn2+ 10CO2+ 8H2O （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。4MnO4 + 12H+ = Mn2+ + 5O2+ 6H2O （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+ + 5I = 2CuI +I3
8、 （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 molL124.18mL5/2 = 1.241mmol （1分）根据3-3中的反应式和步骤b中的数据，可得： n(Cu2+)=0.04826 molL112.69mL=0.6124mmol （1分） n(Cu2+)n(C2O42)= 0.6124mmol1.2416mmol = 0.4933 0.5 配离子组成为Cu(C2O4)22。 （1分） 由电荷守恒，晶体的化学式为K2Cu(C2O4)2xH2O 结晶水的质量为：0.2073g 0.6124103
9、molMK2Cu(C2O4)2 = 0.2073g 0.6124103mol317.8gmol1=0.0127g n(H2O) = 0.0127g/(18.02gmol1) = 0.000705mol =0.705 mmol n(H2O)n(Cu2+) = 0.705 0.6124 = 1.15 x1 或用n(C2O42)和n(Cu2+)实验数据的均值0.6180mmol计算水的质量： 0.2073g 0.6180103molMK2Cu(C2O4)2 = 0.0109 g n(H2O) = 0.0109 g/(18.02gmol1) = 0.000605mol =0.605mmoln(H2O)
10、n(Cu2+) = 0.605 0.6124 = 0.989 x1 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)2Cl22ClHCl2H2O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。4-2 画出X+的结构图。 （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
11、子通过氢键形成二维分子结构，晶体密度D=1.614gcm3。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= 505.8pm1240pm696.4pmsin98.13=4.3241022cm3 1分 晶胞质量 = VD = 4.3241022cm31.614gcm3=6.9791022g 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2.4931022g，密度约为0.577 gcm3，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3.4901022g，密度约为0.8071 gcm3，也不符合测定结果，也不符合对称性
12、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6.9801022g，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12。 1分5-2 画出一个化学单位的结构，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OHO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NHO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185190下释放CO2转化为烟
13、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0.4molmol1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BOB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 molmol1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B4O5(OH)42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
