【化学竞赛试题】2006年全国高中学生化学竞赛理论试题参考答案

6 2 化学教育2 0 0 6 年第4 期 2 0 0 6 年全国高中学生化学竞赛理论试题参考答案 上海化学化工学会复旦大学化学系 第1 题 l 一1 A N a 2 W B H 2 W 0 4 或w 0 3 H 2 0 C W 0 3 1 4 F e W 0 4 s 8 N a o H 1 0 2 g 一4 N a 2 W 0 4 1 2 F 2 0 3 s 4 H 2 0 g 2 M n W 0 4 s 4 N a o H 1 0 2 g 一2 N a 2 W 0 4 1 2 M n 0 2 s 2 H 2 0 g 产物写成M n 2 0 或M n 3 0 4 也可 2 N a 2 W a a q 2 H C l a q H 2 W 0 4 s 2 N a C l a q 3 H 2W 0 4 s 一W 0 3 s H20 g 1 2 1 2 w 0 s 3 c 石墨 2 w s 3 c 0 2 g 2 反应在2 9 8 1 5 K 时的标准焓变 标准熵变和标准自 由能变化分别为 H 8 一乏u f H 未一 2 o 3 一3 9 3 5 1 一2 一8 4 2 8 7 一3 o k J m o l 一5 0 5 2 1l J m o l S 9 一 u S 一r 2 3 2 6 4 3 2 1 3 6 4 2 7 5 9 0 一3 5 7 4 J m o l 1 K 1 5 3 7 1 8 J m 0 1 1 K 1 G 一 H 一丁 S 8 一 5 0 5 2 1 2 9 8 1 5 5 3 7 1 8 l o O o k J m o l 一3 4 5 0 5k J m o l 2 9 8 1 5 K 时反应的标准自由能变化是正值 说明此反应 不能在该温度下自发进行 当温度T 5 0 5 2 1 1 0 0 0 5 3 7 1 8 K 一9 4 0 4 9 K 时 反应才有可能发生 1 3 因为钨的熔点很高 不容易转变为液态 如果用碳做 还原剂 混杂在金属中的碳不易除去 而且碳会在高温下和 金属钨反应形成碳化钨 w c w C 不容易获得纯的金属 钨 用氢气作还原剂就不存在这些问题 方程式为 w 0 3 s 3 H 2 g w s 3 H 2 0 g l 一4 a 仲钨酸根 H w 2 0 2 一 图 a 展现在画面上的1 2 个钨氧八面体的氧原子通过 共顶共边排成图中所示的6 1 5 1 5 6 四层结构 共有氧 原子6 1 5 l s 6 4 2 个 所以图 a 是仲钨酸根 H 2 w o 一的结构 l 丑 b c 图 b 结构应含1 0 个钨氧八面体 它们的氧原子通过 共顶共边排列成1 4 9 4 9 4 1 的层状结构 共有 氧原子l 4 9 4 9 4 1 3 2 个 因钨氧八面体不足 1 2 个 图 b 不会是仲钨酸根的结构 而是十钨酸根w 0 3 f 的结构 图 c 图中有1 2 个钨氧八面体 形成了4 个有3 个八面 体共顶又共3 条边的w 0 单元 每个w 0 单元的外侧面 有6 个氧原子 内侧面有7 个氧原子 4 个w 0 单元又通 过共用内侧面周边的氧原子形成四面体结构 四面体的每条 边上共用2 个氧原子 6 条边共用氧原子为1 2 个 所以氧原 子总数为4 1 3 1 2 4 0 个 图 c 应当是偏钨酸根 H w 2 0 的结构 一5 1 已知蓝色氧化钨中钨的质量分数为o 7 9 8 5 氧的 质量分数即为l o 7 9 8 5 一o 2 0 1 5 1 o o o g 化合物中含钨原子和氧原子的量分别为 竹w 一0 7 9 8 5 1 8 3 8 4 4 3 4 3 1 0 1m o l o O 2 0 1 5 1 6 O O 一1 2 5 9 l O 3m o l 化合物中钨和氧的计量比为 o 一4 3 4 3 1 0 1 3 1 2 5 9 1 0 3 1 2 9 0 即在化学式w o 一中 3 一z 一2 9 0 所以z 值为 T 一3 2 9 0 一O 1 0 2 把 5 价钨的氧化物和 6 价钨的氧化物的化学式 分别写成w 0 和w 0 3 设蓝色氧化钨的组成为z W 0 z y W 一W 0 2 9 所以有z y 一1 2 5 z 3 y 一2 9 0 解上述联立方程得 z o 2 0 y o 8 0 所以蓝色氧化钨中五价和六价钨的原子数之比为 咒w v 行w v 一z y O 2 0 O 8 0 1 4 一O 2 5 第2 题 0000 lI fIl 1 H o 一P P 一o H 2 H 一P 一o 一P 一O H O H HHo H 4 或 3 5 H 4 P 2 0 6 H 2 0 H 3 P 0 4 H 3 P 0 3 6 2P 4N a C l 0 2N a o H N a 2 H 2 P 2 0 6 4N a C l 7 通过H 型阳离子交换树脂 第3 题 3 1 2 M n 0 0 H M n 2 0 3 H 2 0 1 2 M n 2 0 3 C H 4 8 M n 3 0 4 C 0 2 2 H 2 0或 3 M n 2 0 3 0 2 5 C H 4 2 M n 3 0 4 O 2 5C 0 2 O 5H2 0 3 2 1 不同价态锰的氧化物同草酸之间反应的化学方程 佣 o o 卜1 明 薯 一 H O 0 P 0 4 卜 或 I I 计 城 十叫 万方数据 2 0 0 6 年第4 期化学教育 6 3 式 M n 2 0 3 C 2 0 一 6 H 一2 M n 2 2 C 0 2 3 H 2 0 M n 0 2 C 2 0 一十4 H 一M n 2 C 0 2 2 H 2 0 或M n 2 0 3 H 2 C 2 0 4 4 H 一2 M n 2 2 C 0 2 3 H 2 0 M n 0 2 H 2 C 2 0 4 2 H 一M n 2 2 C 0 2 2 H 2 0 或M n 2 0 3 H 2 C 2 0 4 2 H 2 S 4 2 M n S 0 4 2 C 0 2 3 H 2 0 M n 2 H 2 C 2 0 4 H 2 S 0 4 一M n S 0 4 2 C 0 2 2 H 2 0 高锰酸钾滴定剩余还原剂的化学方程式 2 M n 0 5 C 2 一 1 6 H 2 M n 2 1 0 C 0 2 8 H 2 0 或2 M n o r 5H 2 C 2 0 4 6 H 一2 M n 1 0 C 0 2 8 H 2 0 或2 K M n 4 5H 2 C 2 0 4 3 H 2 S 0 4 2 M n S 0 4 K 2 S 0 4 1 0 C 0 2 8 H 2 0 2 试样中含二价锰Xm m o l 三价锰ym m 0 1 四价锰Z m m o l X 一日1 6 1 y 2 Z 一2 口26 2 5 n 36 3 X y Z n 1 6 4 解方 程式后 得X y Z 为 X n 16 1 y 一2n 玩一2 n 16 1 2 n 2 6 2 5 n 3 6 3 Z 2 n 2 6 2 5 口3 6 3 n 1 6 l n 1 6 4 第4 题 4 1 2 C a C 0 3 s M 9 2 a q 一C a M g C 0 3 2 s C a 2 十 a q 4 2 1 1M g 2C a 3o 4C 50 6C a 7M g 2 连接关系如下图所示 4 3 M g o H 2 C a 0 H 2 3 C 0 2 一M 9 2 2 H C 0 C a C 0 H 2 K 一堕 茅一 5 5 0 1 0 一6 5 6 1 1 0 一12 4 3 0 l O 一7 3 5 6 1 1 0 4 9 6 1 0 9 1 O 1 0 1 4 4 2 7 7 1 0 4 4 在溶液中c 0 与H C 0 f 和c 0 一存在的平衡关系是 C o 一 C 0 2 H O 一2 H C i 一 旦堡Q 至 一 旦曼Q 互 E 坚 3 蔓g Q 王3 一鱼 c o c 0 一 c o c o 一 H K z C o l 瓣 现有 M 9 2 一o 5 H C O f 一o 1 0 0m o l L 要求不 生成M g C 0 沉淀 则 C 0 2 一器 豢 间z 警我等等一 O 1 0 0 O 1 0 0 2 2 5 6 l l O 6 8 2 l O 一6 4 3 0 1 0 一7 7 6 5 1 0 2 m o l L 觚 等 l o o 2 2 3 k P a 又要求 C a 不大于l o 则 脚 一黜 高 脚瓜鼍警2 贮糍害篝黑等等坐砘蛐删几4 9 6 1 0 一9 4 3 0 1 0 一7 p m 暑蒜笔 1 0 0 3 0 6k P a 故c o z 压力应控制在 2 2 3k P a p c o 3 0 6k P 8 4 5 轻质碳酸镁的化学式 3 M g C 0 M g 0 H z 3 H z 0 具体推导 样品高温分解后固体8 0 6g 是M g o 帅一鬻 0 2 0m o lm 2 蓊 o 1 5m o l nn 堡堑曼尝姜盟里丝一o 2 0m o l 行H 2 丽巧 一一u z u m 0 1 玎M 0 3 一 c 2 一O 1 5m o l M g o H 2 一咒M 9 0 一 c 0 2 一O 0 5m 0 1 H o 一 H o 一行M g o H 7 一O 1 5m o l 打M g c 2 托M g H H o O 1 5 0 0 5 O 1 5 3 1 3 第5 题 C 0 0 H 5 1 手性碳构型如图 嚣二匿暑H 命名 2 R 3 R 心 3 0 H 半 H C o o H 二羟基丁二酸 5 2 L 一 一酒石酸菲对映异构体的F i s c h e r 投影式 非 C 0 0 H F i s c h e r 投影式不得分 没有旋光性 H 厂O H H 0 H C 0 0 H 解释 因为分子中有对称面 为非手性分子 或答内消 旋体 5 3 a 2 E t 0 H H b C H 3 2 C 0 C 2H s 2 H 或 C H 3 2 C 一0 H c L i A l H T H Fd 2T s C l 吡啶 e 2P h 2 P L i T H F 5 4 万方数据 6 4 化学教育2 0 0 6 年第4 期 第6 题 6 1 化合物E F G J K L M 和N 的结构式如下 6 2 化合物J 与K 或J 与L 之间是互变异构关系 K 与L 之间是构造异构关系 或同分异构等 6 3 主要原因是 这几个化合物为多羟基化合物 能形成 分子间氢键 蒸气压较低 故不被蒸出 第7 题 7 1 1 是金刚石结构 结构如上图所示 2 该沸石所属点阵类型为立方面心 晶胞内含8 个8 笼 3 因为每个晶胞内含8 个p 笼 每个p 笼有2 4 个S i 原 子和4 8 个O 原子 因此晶胞中原子数分别为S i 1 9 2 O 3 8 4 4 晶体密度计算 J D 一号一坚 g 兰鼍掣一 百 石互j i i 精k g m 3 一 a k g d m 36 0 2 1 0 3 1 0 3 2 3 4 1 0 一9 3 一剖 一引 7 2 1 此晶胞s i 0 2 数为s i 8 寺 6 x 专 4 8 o 8 2 1 6 即此晶胞共含有8 个S i 0 晶胞中S i 0 2 的总质量 m 一 M M o 2 8 一 呈 j i 掣k g 一7 9 7 1 0 z sk g 百西灭面丐矿k g 一7 9 7 x l o k g 晶胞的体积 V 一 A B 3 圭A E 3 一 2 3 1 1 6 2 3 1 0 1 0 2 3 4 1 9 1 0 一2 8 m 3 晶体密度 m P 一可一掰k g 4 1 9 1 0 一 m 一3 1 9 0k g d m 一3 该晶体密度一1 9 0k g d m 2 沸石晶体的密度明显小于石英晶体的密度 说明沸 石晶体具有多孔的结构特征 7 3 椎 以A 心s 剞 l 芦窀芦骛声文j 7 4 1 反应网络中有3 个热力学上相互独立的化学反应 2 反应1 平衡常数与对 间 邻二甲苯的含量z y z 的 关系式为 K 一蒂等蒜 3 反应平衡常数的具体计算公式 f H 一 r H 二一 1 7 9 5 2 4 1 8 2 一 5 0 O O 一2 0 1 1 7 一一7 2 7 0k J m o l S 一 口S 一 3 5 2 4 2 1 8 8 7 2 一 2 3 7 7 0 3 1 9 7 4 一一1 6 3 0J m o l 1 K 1 G 一 e 一丁 S e 一 一7 2 7 0 1 0 3 5 0 0 1 6 3 0 一一6 4 5 5k J m o l G 一一R T l n K l n K 8 一一 一6 4 5 5 1 0 3 8 3 1 4 5 0 0 一1 5 5 2 8 K 8 5 5 4 1 0 6 7 5 反应的主要产物是对二甲苯 因为只有对二甲苯最小直径小于沸石孔径 因而可以从 沸石孔中脱出 而生成的问 邻二甲苯的最小直径大于沸石 孔径 扩散困难 因而将在沸石笼中继续发生异构化反应 转 变为对二甲苯 随着反应不断进行 二甲苯异构化反应平衡 一直向生成对二甲苯方向移动 根据苯和甲苯的构型数据可估计3 种二甲苯的最小和 最大直径分别为对二甲苯 o 5 9n m 和o 8 8n m 邻二甲苯 0 6 8n m 和0 6 8n m 问二甲苯 0 6 8n m 和O 7 6n m 第8 题 8 1 从原子利用率的角度看 a 路线较有利 因在a 反应中 H 2w t 一4 2 0 2 4 6 1 1 8 O 1 0 0 一8 0 8 6 4 1 1 0 0 一1 2 6 在b 反应中 H 2w t 一3 2 0 2 4 6 1 1 6 O 1 0 0 一6 0 6 6 2 1 l O O 一9 8 从热力学的角度看 b 路线在热力学上有利 a 反应 rG e 一 r H 一T S 一 v H 一丁 v S 备一 4 x o 2 一1 l o 5 2 一 一2 3 4 8 0 一 一2 4 1 8 2 k J m o l 一2 9 8 1 5 4 1 3 0 6 8 2 1 9 7 5 6 2 8 1 6 2 1 8 8 7 2 1 0 0 0 k J m o l 一 2 5 5 5 8 1 3 3 4 2 k J m o l 一1 2 2 1 6k J m o l b 反应 G 一 H 8 一T S 一 3 o 十2 一1 l o 5 2 一 一 2 3 4 8 0 一o 5 o k J m o l 一2 9 8 1 5 3 1 3 0 6 8 2 1 9 7 5 6 2 8 1 6 2 一o 5 2 0 5 1 5 1 0 0 0 k J m o l 一 1 3 7 6 1 2 0 1 4 k J m o l 一一1 0 6 3 8k J m 0 1 o 8 2 c 反应 r H 一 v r H 一 5 o 2 x 一3 9 3 5 1 一 一2 3 4 8 0 2 一 2 4 1 8 2 o 5 o k J m o l 一一6 8 5 8k J m o l r G 0 一 H 一T r S 一 下转封3 万方数据 上接第6 4 页 一6 8 5 82 9 8 1 5 5 1 3 0 6 8 2 2 1 3 6 4 2 8 1 6 2 2 1 8 8 7 2 0 5 2 0 5 1 5 l o o o k J m o l 一 一6 8 5 8 9 5 1 2 k J m o l 一一1 6 3 7 0k J m o l 0 7 0 谤0 7 0 o o o o o n 7 0 9 0 7 0 7 0 7 0 7 0 曲0 7 谤o o 7 0 7 0 0 7 0 7 0 7 0 7 o o 7 0 7 o b 化学教育 征稿简则 1 来稿要求立意新颖 内容翔实 论点明确 材料可靠 2 作者应保证对稿件内容拥有合法的著作权 不允许一 稿两投 本刊不承担由于作者本人原因造成的著作权纠纷的 任何连带责任 3 来稿篇幅 一般不超过3 0 0 0 字 文章需在正文前加 1 0 0 字 3 0 0 字的中文摘要和3 个 5 个词语以内的关键词 化学与社会 知识介绍 专论 栏目中的文章正文后还 需附与中文内容相同的英文文题 作者姓名及单位 摘要和 关键词 4 稿件要求文字通顺 书写规范 文章层次 段落要分 明 文章标题下为作者姓名 工作单位 城市 邮政编码 并 在脚注中添加联系人的电话 电子邮箱地址 请务必注明 以 便我们和您联系 多位作者时用 号标明联系人 各级 标题一律用阿拉伯数字连续编号 从左顶格编起 二 三级标 题编号数字之间用下圆点 相隔 最末数字后面不加 例如 1 1 1 1 1 1 5 插图和化学结构式 请用计算机绘图软件绘制 图像 要求单独保存为3 0 0 线T l F 格式文件 图中要求文字清晰 大小合适 线条粗细合适 清楚圆润 仪器设备要求比例合 适 图题在图下方 图内文字需大小合适 表格请制成三线 表 表题在表格上方 图 表应放在相关文字附近 6 物理量 科学单位和符号一律采用国家技术监督局 1 9 9 3 1 2 1 7 批准实施的 国际单位制及其应用 国家标准 7 作者投稿最好用激光打印机打印的稿件 用w o r d 格 式 d o c 录入 小4 号字排版 8 参考文献选摘最新 最主要的列入 未公开发表的请 勿引用 文献在正文中的引用应将序号写在文字右上角方 括号内 且按文内出现的顺序编号 参考文献著录项目 顺 序及符号为 图书 序号 作者 书名 版次 初版不写 出版地点 出版 单位 年 起页一止页 例如 1 刘知新 化学教学论 第3 版 北京 高等教育出版 社 2 0 0 4 3 5 4 0 期刊 序号 作者 刊名 年 卷 期 起页一止页 例如 1 王磊 李慧珍 徐萍等 化学教育 2 0 0 4 2 5 1 1 1 4 1 8 厂2 V a k e r s o nVI V a s i n aTV I a