09山东省夏令营测试题及答案.docx
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09山东省夏令营测试题及答案
山东化学化工学会2009年高中学生化学竞赛夏令营试题
（2009年7月）
题号
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
总分
满分
12
12
8
12
10
11
7
7
13
8
100
得分
第1题（12分）作为一门极其重要的基础学科，化学与人类的衣食住行以及能源、信息、材料、国防、环境、医药等方面都有密切联系，在社会与经济发展以及人类生活质量的不断改善和提高中，都起着不可或缺的重要作用。
实际上，我们的日常生活也与化学密切相关。
1-1.焖米饭时，温度太高米饭中的部分单键转化成黑色石墨中的键，并放出许多H2O分子。
请根据公式来解释：
焖米饭时，火太大，饭会烧焦的原因；
答案：
①饭烧焦是一个的熵增过程，温度低时：
，该过程不能自发进行；②火大时，温度很高，使，该过程能自发进行，从而把饭烧焦。
（每个要点1分，共2分，说法不一定完全相同，但意思符合就得分）
1-2.焖米饭的锅会在表面粘上许多饭粒，请选择这些饭粒与锅表面的作用力为C（填A，B，C，D之一）：
①化学键②范德华力③氢键④疏水亲脂相互作用⑤势阱力
A①②③④⑤B②③④C②③D②③④⑤（1分）
1-3.焖米饭粘在锅表面上的饭粒，用水泡一会就很容易清洗，请说明原因。
答案：
①饭粒与锅表面有范德华力和氢键作用，因此粘得比较牢固；②用水浸泡后，饭粒（其中的碳水化合物等）就与水形成了更强的氢键，从而使饭粒与锅表面作用力减弱，变得容易清洗。
（每个要点1分，共2分，说法不一定完全相同，但意思符合就得分）
1-4.新陈代谢不仅需要酶，而且需要能量。
碳水化合物是细胞主要能源物质之一，脂肪是生物体内储存能量的主要物质。
ATP是新陈代谢所需能量的直接来源，在有关酶的作用下，ATP水解转化成ADP和磷酸盐：
ATP+H2O=ADP+磷酸盐
已知298.2K上述反应的下面计算中忽略温度对焓变和熵变的影响。
在碳水化合物中，1mol的葡萄糖完全降解，消耗2molATP，又将38mol的ADP转化成ATP，计算在标准状况下，310.2K（人体温度）时，1mol的葡萄糖在人体内完全降解过程中细胞内的储能；若1mol葡萄糖在空气中完全燃烧，放出能量为2936.80kJ，计算细胞呼吸的能量效率。
答案：
①根据数据得到反应“ATP+H2O=ADP+磷酸盐”的熵变为：
（Jmol-1K-1）（2分）
310.2K（人体温度）时，反应“ATP+H2O=ADP+磷酸盐”的为：
（kJmol-1）
因此反应“ADP+磷酸盐=ATP+H2O”的的为：
31.00kJmol-1。
（1分）
②1mol的葡萄糖在人体内完全降解过程中细胞内的储能为：
（kJmol-1）（1分）
细胞呼吸的能量效率=。
（1分）
（共5分，每步数值正确就得分，不分步计算，最后结果正确得全部分。
）
1-5.地球生物圈的新陈代谢速度很快。
自7亿年前后有确凿化石记录以来，宏观生物累计总质量约为7×1024吨，是地球质量的1000倍。
可见，地球上有生命以来地球表面物质已经通过生物体无数次了。
我们知道原子是化学变化的最小微粒，因此有人说：
“任何一个原子在通过生物体的过程中一直保存下来，不会变成其他的原子”。
你认为这种说法是否正确，请给出理由。
答案：
①不正确；（1分）
②某些放射性原子，如14C，会发生衰变，衰变后变成其他原子，因此上述说法不正确。
（1分）
（每个要点1分，共2分，说法不一定完全相同，但意思符合就得分）
第2题（12分）含磷洗涤剂中的磷元素会引起水体的富营养化，使得水中的藻类大量繁殖，整个水体生态系统被破坏。
因此无磷洗涤剂的推广使用成为必然。
含磷洗涤剂是指含有洗涤助剂三聚磷酸钠Na5P3O10的洗涤剂，无磷洗涤剂一般用4A沸石、柠檬酸钠、硅酸钠等代替三聚磷酸钠。
在洗涤剂中，三聚磷酸钠的作用是：
作为螯合剂软化硬水，抑制钙、镁离子对表面活性剂洗涤作用的不良影响，又可以使污垢易于解离、分散而被去除。
2-1.画出三聚磷酸钠中阴离子结构示意图；
答案：
（共2分，没画出P的四面体结构扣1分，不标电荷扣1分。
）
2-2.三聚磷酸钠可以由磷酸一氢钠Na2HPO4和磷酸二氢钠NaH2PO4一起加热制得。
请写出制备三聚磷酸钠的化学反应方程式；
答案：
2Na2HPO4+NaH2PO4=Na5P3O10+2H2O
（共1分，方程式不配平不得分。
）
2-3.如图所示是4A沸石中硅（铝）氧四面体连接形成的晶体结构图（可近似看成一个晶胞，下面称为结构单元）。
每个顶点代表一个硅氧四面体或一个铝氧四面体，每个四面体的结构如下面的球棍模型图，其中的小球为硅或铝原子，大球是氧原子。
每个4A沸石的上述结构单元中结合27个水分子，硅和铝原子之比为1：
1，所带的负电荷全部由Na+中和。
请写出4A沸石的化学式。
答案：
每个结构单元中共有24个顶点，共含Si和Al原子24个，因此Si原子12个，Al原子12个。
（1分）
每个四面体分摊O原子2个，共有48个O原子。
（1分）
4A沸石的化学式为：
Na12[Al12Si12O48]·27H2O（1分）
（共3分，直接写出分子式结果正确的也得3分。
化学式写成最简式：
Na4[Al4Si4O16]·9H2O同样得分）
2-4.5A沸石的化学式除部分Na+被Ca2+取代外，其他与4A沸石的化学式完全相同。
为了测定5A沸石中Na+和Ca2+含量，称取试样0.3851g，首先使其中的Na和Ca全部定量转化为NaCl和CaCl2，然后溶解于水，再用AgNO3处理，使Cl-完全沉淀得到AgCl沉淀0.3063g，根据计算写出该5A沸石的化学式。
答案：
设5A沸石的化学式为：
Na12-2xCax[Al12Si12O48]·27H2O，则其相对分子质量为：
（1分）
设0.3851g试样含5A沸石ymol，则得到方程：
（1分）
（1分）
解得：
（mol）（1分）
（1分）
5A沸石的化学式为：
Na2.210Ca4.895[Al12Si12O48]·27H2O（1分）
（共6分，每步数值正确就得分，不分步计算，最后结果正确得全部分。
但没有计算过程，直接写出5A沸石的化学式不得分！
）
第3题（8分）化合物X用于制备一种无机导电聚合物，它的制备过程为：
先将NH3气通入S2Cl2的CCl4或苯的热溶液，在生成Y的同时，生成单质硫和氨盐。
将Y的热蒸气在520～570K，1×102Pa压力下通过Ag催化剂即分解成X。
Y和X中氮的含量都是30.40%，相对分子质量Y是X的2倍。
X是平面环状结构，分子中有一个大键，对称性与乙烯一样。
3-1.写出制备Y的化学方程式；
答案：
6S2Cl2+16NH3=S4N4+8S+12NH4Cl或
6S2Cl2+16NH3=S4N4+S8+12NH4Cl（2分）
（共2分，方程式不配平不得分！
，若再进一步写：
5S8+40NH3=4N4S4+24NH4HS不扣分）
3-2.画出X的结构；
答案：
（1分，不画虚线不扣分，但严重偏离平行四边形或NN，SS在同一边不得分！
）
3-3.在室温下，X晶体能慢慢地自发聚合成长链聚合物，画出该聚合物的结构；
答案：
（2分，不画虚线不扣分，但写下标n扣1分，若NN，SS直接相连不得分！
）
3-4.上述长链聚合物依然以晶体形式存在，这种晶体属于哪种类型的晶体？
简述理由。
答案：
①混合型晶体；②链内是化学键作用，链间是分子间离，因此是混合（型）晶体。
（每个要点1分，共2分，说法不一定完全相同，但意思符合就得分）
3-5.上述长链聚合物能够导电，请说明它的导电性能比聚乙炔强还是弱。
答案：
强（1分）
第4题（12分）化合物A只含金属X和氯元素，在水溶液中完全电离，生成氯离子和一种阳离子，个数比为4：
1。
取2.002gA溶于水,加入过量AgNO3溶液,生成1.147g白色沉淀。
经测定，A中的阳离子由X和Cl两种元素构成，与SF6对称性一样。
所有X原子都在C4轴上，并且所有X原子的化学环境完全相同，但C4轴上没有Cl原子，任意两个相离最远的Cl原子的连线为此离子的C3轴。
4-1.通过计算和推理确定X的元素符号；
答案：
由于与SF6对称性一样，因此根据条件可推出阳离子为：
[X6Cl8]4+。
（3分）
设2.002gA为ymol，则：
（1分）
设元素X的相对原子质量为M，则：
（1分）
查相对原子质量表，得知：
X为钼Mo元素。
（1分）
4-2.写出A的化学式,阴阳离子分开写；
答案：
[Mo6Cl8]Cl4（1分）
4-3.指出A中阳离子的结构；
答案：
Mo在正八面体的顶点上，Cl在正八面体三角形面的面心上面。
（2分）
（2分，不用文字说明，画图正确也得分！
）
4-4.指出X的配位数是几？
答案：
Cl原子对Mo的配位数为4，其他Mo原子对Mo的配位数也是4。
（1分）
（1分，只答配位数是4也得1分！
）
4-5.X之间是否成键?
若成键,每个X与其他几个X成键?
若不成键,说明原因。
答案：
成键，与4个原子成键。
（2分）
（2分，每个答案1分。
）
第5题（10分）氟磺酸HSO3F具有较低的熔点、不太高的沸点和低的黏度，是一种很有用的酸性溶剂。
氟磺酸HSO3F是一种酸性很强的酸，其酸性比HClO4还要强。
5-1氟磺酸HSO3F自电离反应如下：
2HSO3FH2SO3F++SO3F-K=[H2SO3F+][SO3F-]=10-8
与H2O体系的pH标度类似，可以建立氟磺酸HSO3F的pH体系。
根据上述数据建立这种标度，确定pH的范围，以及碱性、中性、酸性溶液的pH；
答案：
pH范围是0～8，碱性pH>4、中性pH=4、酸性pH>4。
（2分，每个答案0.5分。
答1～8也得满分。
）
5-2写出KCl、HCl、NOCl与氟磺酸HSO3F反应的方程式；
答案：
KCl+HSO3F=HCl+KSO3F或Cl-+HSO3F=HCl+SO3F-
（进一步写：
HCl+HSO3F=H2Cl++SO3F-不扣分，写成Cl-+2HSO3F=H2Cl++2SO3F-也得分。
）
HCl+HSO3F=H2Cl++SO3F-
NOCl+HSO3F=HCl+NOSO3F
（进一步写：
HCl+HSO3F=H2Cl++SO3F-不扣分，写成NOCl+2HSO3F=H2Cl++NOSO3F+SO3F-也得分。
）
（3分，每个方程式1分。
）
5-3在氟磺酸HSO3F中加入SbF5可以生成酸性更强的“超酸”（或称为“魔酸”），写出生成超酸的方程式，并说明SbF5是路易斯碱还是路易斯酸；
答案：
2HSO3F+SbF5=SbF5·OSO2F-+H2SO3F+
或2HSO3F+2SbF5=[2SbF5]·OSO2F-+H2SO3F+（2分）
（2分，不配平不得分。
）
SbF5是路易斯酸。
（1分）
5-4在-78℃超酸HSO3F·SbF5体系中，H2CO3可以接受质子。
画出H2CO3接受质子所生成离子的结构式，并说明C原子的杂化方式。
答案：
C采取等性sp2杂化。
（共2分，结构式1分，没有显示
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