全国高中生化学竞赛试题及答案.docx

1、全国高中生化学竞赛试题及答案中国化学会第23届全国高中学生化学竞赛(省级赛区)试题、标准答案及评分细则2009年9月16日题号12345678910总分满分20654810816815100评分通则：1.凡要求计算的，没有计算过程，即使结果正确也不得分。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只要求1个答案、而给出多个答案，其中有错误的，不得分。5方程式不配平不得分。6不包括在此标准答案的 0.5分的题，可由评分组讨论决定是否给分。第1题(20分)1-1 Lewis酸和Lewis碱可以形成酸碱复合物。 根据下列两个反应式判断反应

2、中所涉及 Lewis酸的酸性强弱，并由强到弱排序。F4Si-N(CH3)3 + BF3 ； F3B-N(CH3)3 + SiF4 ;F3B-N(CH3)3 + BCI3 ； Cl3B-N(CH3)3 + BF3BCI3 BFa SiF4 顺序错误不给分 (2分)1-2 (1)分别画出BF3和N(CH3)3的分子构型，指出中心原子的杂化轨道类型。HHcc N CH3F Si F3Si，spd （1 分）+ （1 分）1-3将BCI3分别通入吡啶和水中，会发生两种不同类型的反应。写出这两种反应的化学方程式。不配平不给分 （1分）BCI 3 + 3H 20 = B（0H） 3+ 3HCIBCI3 +

3、 C5H5N = Cl 3B-NC 5H5或（1分）1-4 BeCl2是共价分子，可以以单体、二聚体和多聚体形式存在。分别画出它们的结构简式, 并指出Be的杂化轨道类型。CIBeCIspCI/ CI Be Be Clj2spBe Be/ / /Cl Cl3sp画成也得分（2分）1-5高氧化态Cr的过氧化物大多不稳定，容易分解，但Cr（O2）2NH（C 2H4NH2）2却是稳定的。Cr的这种配合物仍保持 Cr的过氧化物的结构特点。画出该化合物的结构简式，并指出 氧化态。（2分）只有画出7配位的结构简式才能得满分，端基氮不配位得 0分，二级氮不配位得 1Cr的氧化态为+4（1分）1-6某些烷基取代

4、的金属羰基化合物可以在其他碱性配体的作用下发生羰基插入反应，生成酰基配合物。画出Mn（CO）5（CH3）和PPha反应的产物的结构简式，并指出Mn的氧化态。CO 0CCH3（1分）不要求配体的位置Mn的氧化态为+1（1分）第2题（6分）下列各实验中需用浓 HCI而不能用稀HCI溶液，写出反应方程式并阐明理由。2-1配制SnCI2溶液时，将SnCl2（s）溶于浓HCI后再加水冲稀。2- +SnCI2 + 2HCl = SnCI 4 + 2H不配平不给分 （1分）浓HCI的作用是形成 SnCI42-，可防止Sn（OH）CI的形成，抑制SnCI2水解。 （1分）写配平的水解方程式，加浓盐酸平衡向左移

5、动，抑制水解 也得分2分2-2 加热MnO2的浓HCI溶液制取氯气。MnO2 + 4HCI = MnCI 2 + CI2 + 2出0不配平不给分 （1分） 加浓HCI利于升高MnO2的氧化电位，降低 CI-的还原电位，使反应正向进行。 表述为提高 Mn。？氧化性，同时提高 HCI还原性，也可以。二个理由各0.5分 （1分）2-3需用浓HCI溶液配制王水才能溶解金。Au + HNO 3 + 4HCI = HAuCI 4 + NO + 2H 2O（1分）加浓HCI利于形成AuCI4-，降低Au的还原电位，提高硝酸的氧化电位，使反应正向 进行。表述为提高 Au的还原性，提高硝酸的氧化性，有利于反应向

6、右进行，也得满分。二个理由各0.5分 （1分）第3题（5分）用化学反应方程式表示：3-1用浓氨水检查氯气管道的漏气；（1） 2NH 3 + 3CI2 = N2 + 6HCI NH3 + HCI = NH 4CI （白烟）每个反应式各1分，不配平不给分 （2分）合并成一个反应也得分。得到 N2得1分，得到NHCI得1分。3-2在酸性介质中用锌粒还原 CjOj-离子时，溶液颜色经绿色变成天蓝色，放置后溶液又变为绿色。2- + 2+ 3+ 一 3Zn +Cr 2O7 + 14H = 3Zn + 2Cr （绿）+ 7H2O（2） Zn + 2Cr3+ = Zn2+ + 2Cr2+（ 天蓝）（3） 4C

7、r2+ + 02 + 4H+ = 4Cr3+（绿）+ 2H 2O 或 2Cr + 2H = 2Cr （绿）+ H 2每个反应式各1分，不配平不给分 （3分）第4题（4分）我国石油工业一般采用恒电流库伦分析法测定汽油的溴指数。溴指数是指每100克试样消耗溴的毫克数，它反映了试样中 C=C的数目。测定时将 V （毫升）试样加入库伦分析池中，利用电解产生的溴与不饱和烃反应。当反应完全后，过量溴在指示电极上还原 而指示终点。支持电解质为 LiBr，溶剂系统仅含5%水，其余为甲醇、苯与醋酸。设d为汽油试样密度，Q为终点时库伦计指示的溴化反应消耗的电量（库伦） 。4-1导出溴指数与 V、d和Q的关系式（注

8、：关系式中只允许有一个具体的数值） X 82.8 mg C-1V xd（2分）4-2若在溶剂体系中增加苯的比例，说明其优缺点。 优点：增加汽油溶解度，有利于烯烃的加成过程；（1分） 缺点：降低溶液电导， 将使库伦仪输出电压增加 。（1分）第5题（8分）皂化当量是指每摩尔氢氧根离子所能皂化的酯 （样品）的质量（mg）。可用如下方法测定皂化当量（适用范围：皂化当量 100-1000 mg mol -1，样品量5-100 mg）:准确称取X （mg）样品，置于皂化瓶中，加入适量 0.5 mol L -1氢氧化钾醇溶液，接上回流冷凝管和碱石灰管，加热回流0.53小时；皂化完成后，用12 mL乙醇淋洗冷

9、凝管内壁，拆去冷凝管，立即 加入5滴酚酞，用0.5 mol L -1盐酸溶液酸化，使酸稍过量；将酸化后的溶液转移到锥形瓶中， 用乙醇淋洗皂化瓶数遍，洗涤完的醇溶液也均移入锥形瓶中；向锥形瓶滴加 0.5 mol L-1氢氧化钾醇溶液，直至溶液显浅红色； 然后用0.0250 mol L-1盐酸溶液滴定至刚好无色， 消耗盐酸V1 （mL）;再加入3滴溴酚蓝指示剂，溶液显蓝色，用 0.0250 mol L-盐酸溶液滴定至刚刚呈现绿色，即为滴定终点，消耗盐酸 V2 （mL）。在没有酯存在下重复上述实验步骤，消耗标准盐酸溶液分别为 V3和V4 （mL）。5-1碱石灰管起什么作用？防止空气中的二氧化碳进入试

10、样溶液，否则会在溶液中产生碳酸盐，后者不能使酯发生皂化反应却在酚酞无色时以碳酸氢根存在导致滴定结果有正误差。（2分）5-2写出计算皂化当量的公式。皂化当量= x（mg）（V2 - V4） （mL） x 0.0250 （mol L -1）（3分）5-3样品中的游离羧酸将对分析结果有什么影响？如何消除影响？样品中的游离羧酸会降低皂化当量。要消除这种影响，可另取一份样品，不必皂化，其 它按上述测定步骤进行操作， 然后将第二次滴定所消耗的 0.025 mol L-1盐酸标准溶液的毫升数，自皂化样品滴定时所消耗的 0.025 mol L -1标准盐酸溶液的毫升数中减去，以进行校正。 其中空白实验2分（3

11、分）第6题（10分）6-1文献中常用下图表达方解石的晶体结构：Il-OpifcI 吟图中的平行六面体是不是方解石的一个晶胞？简述理由。 不是。（1分）晶体的平移性决定了晶胞的 8个顶角必须相同，平行棱的结构必须相同，平行面的结构必须相同，而 该平行六面体平行棱上的碳酸根离子的取向是不同的。（1分）6-2文献中常用下图表达六方晶体氟磷灰石的晶体结构：该图是c轴投影图，位于图中心的球是氟，大球是钙，四面体是磷酸根（氧原子未画岀）试以此图为基础用粗线画岀氟磷灰石晶胞的 c轴投影图，设晶胞顶角为氟原子，其他原子可不补全。（2分）6-3某晶体的晶胞参数为：a = 250.4 pm, c = 666.1

12、pm , 丫= 120；原子A的原子坐标为0, 0,1/2 和 1/3, 2/3, 0，原子 B 的原子坐标为 1/3, 2/3, 1/2 和 0, 0, 0。(2)计算上述晶体中A和B两原子间的最小核间距d(AB) = 250.4 pm 0.5 cos3( = 144.6 pm只要有计算过程，得出正确的核间距c轴的导热性比 共价晶体的导热是共价键的振动传递的。实验证实，该晶体垂直于平行于c轴的导热性高20倍。用上述计算结果说明该晶体的结构与导热性的关系。因为该晶体的c = 666.1 pm,是AB最短核间距的4.6倍，其间不可能有共价键， 只有范德华力，该晶体属层状晶体 ，难以通过由共价键振

13、动传热。(2分)第7题(8分)1964年，合成大师 Woodward提出了利用化合物 A (C10H10)作为前体合成一 种特殊的化合物 B(CeH6)。化合物A有三种不同化学环境的氢，其数目比为 6:3:1 ;化合物B分子中所有氢的化学环境相同， B在质谱仪中的自由区场中寿命约为 1微秒，在常温下不能分离得到。三十年后化学家们终于由 A合成了第一个碗形芳香二价阴离子 C, C10H62-。化合物C中六个氢的化学环境相同，在一定条件下可以转化为 B。化合物A转化为C的过程如下所示：7-1 A的结构简式:（2分）其他答案不得分。7-（1分）（1分）4 B是否具有芳香性？为什么？ B不具有芳香性。

14、因为不符合4n + 2规则。第8题（16分）8-1化合物A是一种重要化工产品，用于生产染料、光电材料和治疗疣的药物等。 A由第一、二周期元素组成，白色晶体，摩尔质量114.06 g/mol，熔点293C,酸常数pKai = 1.5， pKa2 = 3.4 ；酸根离子 A 中同种化学键是等长的，存在一根四重旋转轴。（1）画出A的结构简式。 为什么A2离子中同种化学键是等长的?A2-环内的n电子数为2,符合4n + 2规则，具有芳香性，n电子是离域的，可记为 兀80，因而同种化学键是等长的。（2分）（3） A离子有几个镜面？5（2分）8-2顺反丁烯二酸的四个酸常数为 1.17 x 102，9.3

15、x 10，2.9 x 10-5和2.60 x 10二。指出这些常数分别是哪个酸的几级酸常数，并从结构与性质的角度简述你做出判断的理由。COOHHOOC COOH=/K1 = 1.17 W2K2 = 2.60 W7HOOCK1 = 9.3 10-4K2 = 2.9 10-5共4个酸常数，每个0.5分（2分）顺式丁烯二酸发生一级电离后形成具有对称氢键的环状结构，十分稳定，既使一级电离 更容易，又使二级电离更困难了，因而其 K1最大，K2最小。 （2分）8-3氨基磺酸是一种重要的无机酸，用途广泛，全球年产量逾 40万吨，分子量为97.09。晶 体结构测定证实分子中有三种化学键，键长分别为 102、1

16、44和176 pm。氨基磺酸易溶于水，在水中的酸常数 Ka = 1.01 x 10-1，其酸根离子中也有三种键长，分别为 100、146和 167 pm。（1） 计算0.10 mol L-1氨基磺酸水溶液的 pH值；-1C/K = 0.1/10 500,+ 2 +K = H /（c-H ）,+ -1H = 0.062 mol L pH = 1.21（2分）（2） 从结构与性质的关系解释为什么氨基磺酸是强酸？N-S键中的电子由于磺酸根强大的吸电子效应使 H-N键极性大大增大，而且去质子后N-S缩短，导致H-N很容易电离出氢离子。（2分）（3） 氨基磺酸可用作游泳池消毒剂氯水的稳定剂， 这是因为氨

17、基磺酸与 CI2的反应产物一氯代物能缓慢释放次氯酸。写出形成一氯代物以及一氯代物与水反应的方程式。H3NSO3 + Cl2 = H2CINSO3+HCI H2CINSO3 + H2O = HClO + H 3NSO3每个方程式1分 （2分）第9题（8分）请根据以下转换填空:光昭八、VD9-1（1）的反应条件 加热其他答案不得分。（0.5 分）（1）的反应类别狄尔斯-阿尔德（Diels-Alder）反应 答环加成反应、二聚反应也给分 ；（0.5 分）（2）的反应类别 还原反应 答催化氢化、加成反应也给分 ；（0.5 分）9-2 分子A中有个一级碳原子，有 个二级碳原子，有 个三级碳原子，有 个四

18、 级碳原子，至少有 个氢原子共平面。每空0.5分其他答案不得分。 （2分）9-4 E是A的一种同分异构体，E含有sp、sp2、sp3杂化的碳原子，分子中没有甲基， E10-的结构简式是：第10题（15分）高效低毒杀虫剂氯菊酯（I）可通过下列合成路线制备:B的结构简式HC oCI3C10-2化合物E的系统名称3,3-二甲基-4,6,6-三氯-5-己烯酸乙酯。化合物I中官能团的名称卤原子、碳碳双键、酯基、醚键。共4种官能团，每个0.5分。写错1个扣0.5分。（2分）11-3由化合物E生成化合物F经历了 步反应，每步反应的反应类别分别是2其他答案不得 分。 （1分）酸碱反应 （亲核）取代反应。共2个

19、反应类别，每个 0.5分。（1分）10-4在化合物E转化成化合物F的反应中，能否用 NaOH/C2H5OH代替CzHsONa/CzHsOH溶液？为什么？不能其他答案不得分。 （1分）因为酯会发生皂化反应、 NaOH的碱性不够强（不能在酯的位生成碳负离子）、烯丙位的氯会被取代、双键可能重排等等。答出二种或二种以上给满分 。10-5（1）化合物G和H反应牛成化合物1、N（CH 2CH3）3和NaCI，由此可推断：H的结构简式(2分) + -1CH2N(CH 2CH3)3OrGCl-L 其他答案不得分。 （1分）H分子中氧原子至少与 个原子共平面。它们的数目比是 9 :2 ：1,11 其他答案不得分

20、。 （1分）10-6 芳香化合物J比F少两个氢，J中有三种不同化学环境的氢,则J可能的结构为（用结构简式表示）C(CH3)3C(CH3)3Cl ClHO OHHO OHTjTCl ClOC(CH 3)3OOC(CH 3)3C(CH3)3OOHOHClOHClCl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）88号12345678910II总分满分7710587101612612100得分we 人 鉴名-AWWM 3 时.迟到趙过林时看不繼进考场开始考试后1小时由不割离场.时何到将试毬 宵面1上放于班面.立8P起立开者场.姓名、报名号

21、和所凤学校菩必須吗于首貝左位写于其他位者按废卷论处.折有解答劲须写于卷面指定位置.写于无效。凡要求计算的，獲给岀计算过程.无计算使结果正确也不得分.周0笔解答的郡分（色抵作图）无效.侯用涂改液和修1E帝.否豊个答容无效.试老已裝订不得拆故不得将任何纸张帝入考场允许使用參編程计施畧以及豐尺尊文具.写有与试谢内需无关的任何文字的答拾无效H1.008元素周期表He4.003LI6 941Be9012B1081C12.01N14.01oI6.00F19.00Ne20 18Na22.99Mg2431AJ2&98Si28.09P30 97s32 07a3645Ar393K39.10Cfl40 08Sc44

22、 967147 87V50 04Cr52 00Mn54 94FO55CO140.12Pf140.91Md1-4-24Pm(145)Sm150JGEu151.96Gd157J257b1.9351G2.50HO代43Er1G72CTm1GCS3Yb173.0$LU174 97Th232 04Pa2J1 04u233Np23705Pu244)Am(243)Cm(247)Bk(24/)cr(251)E$(254)Fm(257)Md(256)NO(264)LT(25Z)Bim 7分）M向縊战锌水涪液屮滴加适当浓度的絃水辛过述 发生阿步主娈反胞.咼述实骏現彖，芻山两步主要 反应的离子方理或.12化合物Cp

23、ydcXampMHzO的组成为G.HuCuNX,热滋分析曲线沒明.该化合紡受热分解发生 两步火匝，弟一个浜頂维在200250C失匝的质址分啟为152%.第二个火顼峰在400$00七 JS的因态残ifi质就为廉化合物质绘的20.0%pyrWinCOv洞液变为栋色并 生成沉曲用0.04826molL1的N品溶液滴定，近终点时加入症粉指示鶴至终站消耗】269mU 卜1写出步髏*中滴定反脱的方程式.3-2写山步驟b中Oltl淡囁红色麦为蓝色的过程屮所发生反应的方程式3-3用反应方程式表达KI在步骤b屮的作用；写出淡定反应的方程式。34通过计算写曲建色晶体的化学式(原子数取整数).第4题（5分）1976

24、年屮子衍射丈驗证如/mm.Co（en）7CIJCI HC1-2H,Or?i休叩只在3种离化X 你钻的/C和CT. X屮所片总了人佃，U对称中心和3个郴A乘“的檢而.注：en是乙一胺的编；符弓. 41出及其立体异构体的结构简图A:立体异曲体：4-2 OillJ X*的结构图第5題（8分）从尿煞和苹酸的水洛液中得到一种超分了晶体.X妨红衍琳实骏表阴.该晶体風于单対晶 系，屈胞参数a=5058pm, b=1240pmc=696.4 pm, 0=98.13晶体中两种分子迦过氮健形成二维超 分子结构.品体TOD = 1.614gcm54推求晶体中苹酸分子和尿索分子的比例.5-2讪山一个化学单位的絡枸.示111其屮的包键。第6 （7分）2J4礙二歿酸，俗赫堆咻殷，是一种中枢神经讶銘 阿尔兹絳默症、帕金森症等都与它有 关。空温下哇淋酸呈网态，在185790C下释畝CQ转化为烟酸.64晶体中，隆琳酸采取能莹最低的构型，画Hi此构型（碳僚子上的氢原子以及孤对电子可不洒）。6-2圉林酸在水烬液中的pd.41,写iB其一级电离的方程式快换酸械用结构简式表示卜6-3画出烟酸的结构。笫7 fll （10分）硼的总浓0U 0.4 md L1的础酸及其绘的水落液屮不仅存在四础废根离于B.O（OH）4匕 坯存在电術为7的五训酸根离子以及电荷为-1