中国化学会全国高中学生化学竞赛省级赛区.docx
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中国化学会全国高中学生化学竞赛省级赛区
中华人民共和国化学会全国高中学生化学竞赛（省级赛区）
试题、原则答案及评分细则
题号
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
总分
满分
14
5
4
10
5
11
14
9
7
11
10
100
评分通则：
1.凡规定计算，没有计算过程，虽然成果对的也不得分。
2有效数字错误，扣0.5分，但每大题只扣1次。
3单位不写或表达错误，扣0.5分，但每大题只扣1次。
4只规定1个答案、而给出各种答案，其中有错误，不得分。
5方程式不配平不得分。
6不涉及在此原则答案0.5分题，可由评分组讨论决定与否给分。
第1题（14分）
1-1EDTA是乙二胺四乙酸英文名称缩写，市售试剂是其二水合二钠盐。
（1）画出EDTA二钠盐水溶液中浓度最高阴离子构造简式。
（2分）
答
或
得2分，质子必要在氮原子上。
（2）Ca（EDTA）2-溶液可用于静脉点滴以排除体内铅。
写出这个排铅反映化学方程式（用Pb2+表达铅）。
Pb2++Ca（EDTA）2-=Ca2++Pb（EDTA）2-（1分）
（3）能否用EDTA二钠盐溶液代替Ca（EDTA）2-溶液排铅？
为什么？
不能。
若直接用EDTA二钠盐溶液，EDTA阴离子不但和Pb2+反映，也和体内Ca2+结合导致钙流失。
（答案和因素各0.5分，共1分）
1-2氨和三氧化硫反映得到一种晶体，熔点205oC，不含结晶水。
晶体中分子有一种三重旋转轴，有极性。
画出这种分子构造式，标出正负极。
（2分）
硫氧键画成双键或画成S→O，氮硫键画成N→S，均不影响得分。
构造式1分，正负号1分。
答H3NSO3、H3N-SO3等不得分。
对的标出了正负号，如+H3NSO3-、+H3N-SO3-得1分。
其她符合题设条件（有三重轴，有极性）构造，未对的标出正负极，得1分，对的标出正负极，得2分。
1-3Na2[Fe（CN）5（NO）]磁矩为零，给出铁原子氧化态。
Na2[Fe（CN）5（NO）]是鉴定S2-试剂，两者反映得到紫色溶液，写出鉴定反映离子方程式。
Fe（II）答II或+2也可（2分）
[Fe（CN）5（NO）]2-+S2-=[Fe（CN）5（NOS）]4-配合物电荷错误不得分（1分）
1-4CaSO4•2H2O微溶于水，但在HNO3（1molL-1）、HClO4（1molL-1）中可溶。
写出可以解释CaSO4在酸中溶解反映方程式。
CaSO4+H+=Ca2++HSO4-（1分）
写成2CaSO4+2HNO3=Ca（NO3）2+Ca（HSO4）2也得分。
高氯酸同。
答案若生成H2SO4不得分。
1-5取质量相等2份PbSO4（难溶物）粉末，分别加入HNO3（3molL-1）和HClO4（3molL-1），充分混合，PbSO4在HNO3能全溶，而在HClO4中不能全溶。
简要解释PbSO4在HNO3中溶解因素。
Pb2+与NO3-形成络离子（配离子或配合物）。
（1分）
写方程式也可，如PbSO4+H++NO3-=HSO4-+Pb（NO3）+。
若将络离子（配离子或配合物）写成Pb（NO3）2或Pb（NO3）3-也得分，但方程式须配平。
1-6X和Y在周期表中相邻。
CaCO3与X单质高温反映，生成化合物B和一种气态氧化物；B与Y单质反映生成化合物C和X单质；B水解生成D；C水解生成E，E水解生成尿素。
拟定B、C、D、E、X和Y。
B：
CaC2C：
CaCN2D：
C2H2或Ca（OH）2E：
NH2CN[C（NH）2也可]
X：
CY：
N
（各0.5分，共3分）
第2题（5分）化合物X是产量大、应用广二元化合物，大量用作漂白剂、饮水解决剂、消毒剂等。
年产量达300万吨氯酸钠是生产X原料，92%用于生产X—在酸性水溶液中用盐酸、二氧化硫或草酸还原。
此外，将亚氯酸钠固体装柱，通入用空气稀释氯气氧化，也可生产X。
X有极性和顺磁性，不形成二聚体，在碱性溶液里可发生歧化反映。
2-1写出X分子式和共轭π键（
）。
ClO2
（各1分，共2分）
2-2分别写出上述用草酸还原和用氯气氧化生产X反映方程式。
2ClO3-+H2C2O4+2H+=2ClO2+2CO2+2H2O（1分）
或2NaClO3+H2C2O4+H2SO4=2ClO2+2CO2+Na2SO4+2H2O
2NaClO2+Cl2=2ClO2+2NaCl（1分）
NaClO2是固体，写成ClO2-，不得分。
2-3写出上述X歧化反映化学方程式。
2ClO2+2NaOH=NaClO2+NaClO3+H2O（1分）
或2ClO2+2OH-=ClO2-+ClO3-+H2O
第3题（4分）甲醛是一种重要化工产品，可运用甲醇脱氢制备，反映式如下：
CH3OH（g）CH2O（g）+H2（g）
=84.2kJmol-1
（1）
向体系中通入空气，通过如下反映提供反映
（1）所需热量：
H2（g）+½O2（g）H2O（g）
=–241.8kJmol-1
（2）
要使反映温度维持在700˚C，计算进料中甲醇与空气摩尔数之比。
已知空气中氧气体积分数为0.20。
要使反映维持在一定温度持续进行，应保证反映
（2）放出热量正好被反映
（1）所有运用，则：
甲醇与氧气摩尔比为：
n（CH3OH）：
n（O2）=（2⨯241.8）/84.2=5.74（2分）
甲醇与空气摩尔比为：
n（CH3OH）：
n（空气）=5.74/5=1.1（2分）
答成1.15或1.148得1.5分。
答（写）成1：
0.87也得2分。
考虑到实际状况，将上式等号写成不大于或不大于等于，得2分。
算式合理，成果错误，只得1分。
只有成果没有计算过程不得分。
第4题（10分）（CN）2被称为拟卤素，它阴离子CN-作为配体形成配合物有重要用途。
4-1HgCl2和Hg（CN）2反映可制得（CN）2，写出反映方程式。
HgCl2+Hg（CN）2=Hg2Cl2+（CN）2（1分）
4-2画出CN-、（CN）2路易斯构造式。
（各1分，共2分）
短线画成电子对同样得分；不画孤对电子不得分。
4-3写出（CN）2（g）在O2（g）中燃烧反映方程式。
（CN）2（g）+2O2（g）=2CO2（g）+N2（g）（1分）
不标物态也可。
4-4298K下，（CN）2（g）原则摩尔燃烧热为-1095kJmol-1，C2H2（g）原则摩尔燃烧热为-1300kJmol-1，C2H2（g）原则摩尔生成焓为227kJmol-1，H2O（l）原则摩尔生成焓为-286kJmol-1，计算（CN）2（g）原则摩尔生成焓。
（CN）2（g）+2O2（g）=2CO2（g）+N2（g）
2ΔfHm（CO2）-ΔfHm[（CN）2]=-1095kJmol-1
2ΔfHm（CO2）=-1095kJmol-1+ΔfHm[（CN）2]
C2H2（g）+2.5O2（g）=2CO2（g）+H2O（l）
2ΔfHm（CO2）+ΔfHm（H2O）-ΔfHm（C2H2）=-1300kJmol-1
2ΔfHm（CO2）=-1300kJmol-1+286kJmol-1+227kJmol-1
ΔfHm[（CN）2]=1095kJmol-1-1300kJmol-1+286kJmol-1+227kJmol-1
=308kJmol-1（2分）
计算过程对的计算成果错误只得1分。
没有计算过程不得分。
ΔfHm[（CN）2]=1095-1300+286+227=308（kJmol-1）也可以。
但不加括号只得1.5分。
4-5（CN）2在300~500oC形成具备一维双链构造聚合物，画出该聚合物构造。
或
（2分）
画成
也得2分。
但画成
只得1分。
4-6电镀厂向含氰化物电镀废液中加入漂白粉以消除有毒CN-，写出化学方程式（漂白粉用ClO-表达）。
2CN-+5ClO-+H2O=2HCO3-+N2+5Cl- （2分）
产物中写成CO32-,只要配平，也得2分。
第5题（5分）1963年在格陵兰Ika峡湾发现一种水合碳酸钙矿物ikaite。
它形成于冷海水中，温度达到8oC即分解为方解石和水。
1994年文献指出：
该矿物晶体中Ca2+离子被氧原子包围，其中2个氧原子来自同一种碳酸根离子，别的6个氧原子来自6个水分子。
它单斜晶胞参数为：
a=887pm，b=823pm，c=1102pm，β=110.2°，密度d=1.83gcm-3，Z=4。
5-1通过计算得出这种晶体化学式。
ikaite晶胞体积：
V=abcsinβ=（8.87⨯8.23⨯11.02⨯10-24cm3）⨯sin110.2°=7.55⨯10-22cm3（0.5分）
设晶胞中具有n个水分子，晶胞质量：
m=4⨯（100+18n）/NA（g）（0.5分）
晶体密度：
d=m/V=4⨯（100+18n）/（6.02⨯1023⨯7.55⨯10-22）（gcm-3）=1.83gcm-3
100+18n=208n=6（0.5分）
该晶体化学式为CaCO3⋅6H2O（0.5分）
算出6个水分子，未写化学式，得1.5分。
5-2研究了这种晶体在加压下受热膨胀体积增大情形，并与冰及钙离子配位数也是8二水合石膏晶体（gypsum）作了对比，成果如下图所示（纵坐标为相对体积）：
为什么选用冰和二水合石膏作对比？
实验成果阐明什么？
Ikaite在冷水中形成，并且具有大量结晶水，分解温度又接近冰熔点，也许与冰构造有相似性，故选用冰作参比物；（0.5分）
石膏是带结晶水钙含氧酸盐，并且钙配位数也是8，也许与ikaite构造相似，故选用石膏作参比物。
（0.5分）
实验成果阐明ikaite构造跟冰相似。
（1分）
实验成果，阐明含水摩尔分数越大膨胀越大，可以得0.5分。
5-3这种晶体属于哪种类型晶体？
简述理由。
分子晶体。
（0.5分）
答混合型晶体不得分。
晶体分解温度接近冰熔点，体积随温度变化趋势也接近冰，可以为晶体中化学微粒是CaCO3⋅6H2O，它们以分子间作用力（氢键和范德华力）构成晶体。
（0.5分）
第6题（11分）在900oC空气中合成出一种含镧、钙和锰（摩尔比2：
2：
1）复合氧化物，其中锰也许以+2、+3、+4或者混合价态存在。
为拟定该复合氧化物化学式，进行如下分析：
6-1精确移取25.00mL0.05301molL-1草酸钠水溶液，放入锥形瓶中，加入25mL蒸馏水和5mL6molL-1HNO3溶液，微热至60~70oC，用KMnO4溶液滴定，消耗27.75mL。
写出滴定过程发生反映方程式；计算KMnO4溶液浓度。
2MnO4-+5C2O42-+16H+=2Mn2++10CO2+8H2O（1分）
KMnO4溶液浓度：
（2/5）⨯0.05301⨯25.00/27.75=0.01910（molL-1）（1分）
反映方程式反映物C2O42-写H2C2O4，只要配平，也得1分。
下同。
6-2精确称取0.4460g复合氧化物样品，放入锥形瓶中，加25.00mL上述草酸钠溶液和30mL6molL-1HNO3溶液，在60~70oC下充分摇动，约半小时后得到无色透明溶液。
用上述KMnO4溶液滴定，消耗10.02mL。
依照实验成果推算复合氧化物中锰价态，给出该复合氧化物化学式，写出样品溶解过程反映方程式。
已知La原子量为138.9。
依照：
化合物中金属离子摩尔比为La：
Ca：
Mn=2：
2：
1，镧和钙氧化态分别为+3和+2，锰氧化态为+2~+4，初步判断
复合氧化物化学式为La2Ca2MnO6+x，其中x=0~1。
（1分）
滴定状况：
加入C2O42-总量：
25.00mL⨯0.05301molL-1=1.3253mmol（0.5分）
样品溶解后，滴定消耗高锰酸钾：
10.02mL⨯0.01910molL-1=0.1914mmol（0.5分）
样品溶解后剩余C2O42-量：
0.1914mmol⨯5/2=0.4785mmol（0.5分）
样品溶解过程所消耗C2O42-量：
1.3253mmol-0.4785mmol=0.8468mmol（0.5分）
若将以上过程合并，推论合理，成果对的，也得2分。
在溶样过程中，C2O42-变为CO2给出电子：
2⨯0.8468mmol=1.694mmol（0.5分）
有两种求解x办法：
（1）方程法：
复合氧化物（La2Ca2MnO6+x）样品物质量为：
0.4460g/[（508.9+16.0x）gmol-1]（0.5分）
La2Ca2MnO6+x中，锰价态为：
[2⨯（6+x）-2⨯3-2⨯2]=（2+2x）（1分）
溶样过程中锰价态变化为：
（2+2x-2）=2x（0.5分）
锰得电子数与C2O42-给电子数相等：
2x⨯0.4460g/[（508.9+16.0x）gmol-1]=2⨯0.8468⨯10-3mol（1分）
x=1.012≈1（0.5分）
如果将以上环节合并，推导合理，成果对的，也得3.5分；如果将以上环节合并，推导合理但成果错误，得2分；推导错误，即便成果吻合，也不得分。
（2）尝试法
由于溶样过程消耗了相称量C2O42-，可见锰价态必定不会是+2价。
若设锰价态为+3价，相应氧化物化学式为La2Ca2MnO6.5，此化学式式量为516.9gmol-1，称取样品物质量为：
0.4460g/（516.9gmol-1）=8.628⨯10-4mol（0.5分）
在溶样过程中锰价态变化为
1.689⨯10-3mol/（8.628⨯10-4mol）=1.96（0.5分）
锰在复合氧化物中价态为：
2+1.96=3.96（0.5分）
3.96与3差别很大，+3价假设不成立；（0.5分）
而成果提示Mn更接近于+4价。
（0.5分）
若设Mn为+4价，相应氧化物化学式为La2Ca2MnO7，此化学式式量为524.9gmol-1。
锰在复合氧化物中价态为：
2+2⨯0.8468⨯10-3/（0.4460/524.9）=3.99≈4（0.5分）
假设与成果吻合，可见在复合氧化物中，Mn为+4价。
（0.5分）
如果将以上环节合并，推导合理，成果对的，也得3.5分；如果将以上环节合并，推导合理但成果错误，得2分；推导错误，即便成果吻合，也不得分。
该复合氧化物化学式为La2Ca2MnO7（1分）
溶样过程反映方程式为：
La2Ca2MnO7+C2O42-+14H+=2La3++2Ca2++Mn2++2CO2+7H2O（1分）
未经计算得出La2Ca2MnO7，方程式对的，只得方程式1分。
第7题（14分）AX4四周体（A为中心原子，如硅、锗；X为配位原子，如氧、硫）在无机化合物中很常用。
四周体T1按下图所示方式相连可形成一系列“超四周体”（T2、T3···）：
7-1上图中T1、T2和T3化学式分别为AX4、A4X10和A10X20，推出超四周体T4化学式。
T4超四周体化学式为A20X35（1分）
7-2分别指出超四周体T3、T4中各有几种环境不同X原子，每种X原子各连接几种A原子？
在上述两种超四周体中每种X原子数目各是多少？
T3超四周体中，有3种不同环境X原子。
（1分）
其中4个X原子在顶点上，所连接A原子数为1；（0.5分）
12个X原子在超四周体边上，所连接A原子数为2；（0.5分）
4个原子在超四周体面上，所连接A原子数为3。
（1分）（共3分）
T4超四周体中有5种不同环境X原子。
（2分）
其中4个X原子在顶点上，所连接A原子数为1；（0.5分）
12个X原子在超四周体边上但不在边中心，所连接A原子数为2；（0.5分）
6个X原子在超四周体边中心，所连接A原子数为2；（0.5分）
12个原子在超四周体面上，所连接A原子数为3；（0.5分）
1个在超四周体中心，所连接A原子数为4。
（1分）
（共5分）
7-3若分别以T1、T2、T3、T4为构造单元共顶点相连（顶点X原子只连接两个A原子），形成无限三维构造，分别写出所得三维骨架化学式。
化学式分别为AX2，A4X8，A10X18，A20X33。
（每式0.5分，共2分）
答分别为AX2，AX2，A5X9，A20X33也可。
7-4欲使上述T3超四周体连接所得三维骨架化学式所带电荷分别为+4、0和-4，A选Zn2+、In3+或Ge4+，X取S2-，给出带三种不同电荷骨架化学式（各给出一种，构造单元中离子数成简朴整数比）。
A10X184+只能是Ge10S184+；（1分）
A10X18可以是Zn2Ge8S18，In2ZnGe7S18，In4Ge6S18；（1分）
只要答出其中一种，得1分；
A10X184-可以是
Zn4Ge6S184-，In8Ge2S184-，In6ZnGe3S184-，In4Zn2Ge4S184-，In2Zn3Ge5S184-；（1分）
只要答出其中一种，得1分。
第8题（9分）由烷基镁热分解制得镁氢化物。
实验测定，该氢化物中氢质量分数为7.6%，氢密度为0.101gcm-3，镁和氢核间距为194.8pm。
已知氢原子共价半径为37pm，Mg2+离子半径为72pm。
8-1写出该氢化物中氢存在形式，并简述理由。
H-（1分）
镁-氢间距离为194.8pm，Mg2+离子半径为72pm，则氢半径为194.8pm－72pm＝123pm。
此值远不不大于氢原子共价半径，这阐明H原子以H-离子形式存在。
（1分）
8-2将上述氢化物与金属镍在一定条件下用球磨机研磨，可制得化学式为Mg2NiH4化合物。
X-射线衍射分析表白，该化合物立方晶胞面心和顶点均被镍原子占据，所有镁原子配位数都相等。
推断镁原子在Mg2NiH4晶胞中位置（写出推理过程）。
Mg原子与Ni原子数之比为2：
1，故每个晶胞中含8个镁原子。
所有镁原子配位数相等，它们只能填入由镍原子形成四周体空隙。
（3分）
镁原子位置用下列坐标参数表达也得3分：
1/4，1/4，1/4；1/4，1/4，3/4；3/4，3/4，1/4；3/4，3/4，3/4；
1/4，3/4，1/4；1/4，3/4，3/4；3/4，1/4，1/4；3/4，1/4，3/4。
坐标错一组，扣0.5分，不得负分。
其她答案不得分。
8-3实验测定，上述Mg2NiH4晶体晶胞参数为646.5pm，计算该晶体中镁和镍核间距。
已知镁和镍原子半径分别为159.9pm和124.6pm。
镁镍间距离为
（2分）
算式及答案皆对的（涉及单位）得2分；算式对但成果错；只得1分；成果中数对但单位错，得1.5分。
用原子半径相加计算镁-镍间距离，不得分。
8-4若以材料中氢密度与液态氢密度之比定义储氢材料储氢能力，计算Mg2NiH4储氢能力（假定氢可所有放出；液氢密度为0.0708gcm-3）。
储氢能力＝晶体密度×氢质量分数÷液氢密度
（2分）
=1.40
=1.4
算法及成果皆对的得2分；算法（式）对的但成果错得1分；无过程不得分。
只有成果但无算式，不得分。
氢原子量取1不取1.008，算出成果1.39，只得1.5分。
第9题（7分）化合物A、B和C互为同分异构体。
它们元素分析数据为：
碳92.3%，氢7.7%。
1molA在氧气中充分燃烧产生179.2L二氧化碳（原则状况）。
A是芳香化合物，分子中所有原子共平面；B是具备两个支链链状化合物，分子中只有两种不同化学环境氢原子，偶极矩等于零；C是烷烃，分子中碳原子化学环境完全相似。
9-1写出A、B和C分子式。
C8H8（1分）
其她答案不得分。
9-2画出A、B和C构造简式。
A构造简式：
或（2分）
写成
或键线式
也得分；苯环画成
也可，其她答案不得分。
B构造简式：
（2分）
写成键线式
也得分；其她答案不得分。
C构造简式：
（2分）
写成
，或写成键线式
，其她答案不得分。
第10题（11分）化合物A、B、C和D互为同分异构体，分子量为136，分子中只含碳、氢、氧，其中氧含量为23.5%。
实验表白：
化合物A、B、C和D均是一取代芳香化合物，其中A、C和D芳环侧链上只含一种官能团。
4个化合物在碱性条件下可以进行如下反映：
10-1写出A、B、C和D分子式。
C8H8O2（1分）
10-2画出A、B、C和D构造简式。
A构造简式：
或
（1分）
若写成C6H5COOCH3也得分。
B构造简式：
或
（1分）
若写成C6H5CH2OCHO也得分。
C构造简式：
或
（1分）
若写成C6H5OCOCH3也得分。
D构造简式：
或
（1分）
若写成C6H5CH2COOH也得分。
10-3A和D分别与NaOH溶液发生了哪类反映？
A与NaOH溶液发生了酯碱性水解反映。
（0.5分）
答碱性水解反映、酯水解反映或水解反映、皂化、取代反映也得0.5分。
D与NaOH溶液发生了酸碱中和反映。
（0.5分）
答酸碱反映或中和反映也得0.5分；其她答案不得分。
10-4写出H分子中官能团名称。
醛基和羧基。
各0.5分（共1分）
10-5既有如下溶液：
HCl、HNO3、NH3•H2O、NaOH、NaHCO3、饱和Br2水、FeCl3和NH4Cl。
从中选取适当试剂，设计一种实验方案，鉴别E、G和I。
由题目给出信息可推出：
E是苯甲酸，G是苯甲醇，I是苯酚。
依照所给试剂，可采用如下方案鉴定。
方案1：
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