【化学竞赛试题】第21届全国高中学生化学竞赛决赛理论试题答案

7 6 化学教育 2 0 0 8 年第3 期 第1 题 1 1 中国化学会第2 1 届全国高中学生化学 竞赛 决赛 理论试题答案 量C I E t E t E t N A 1 A lN A l A l 1 弋 川 E t C l E tE t 叩E tlE t 1 1 y Il 由c l a u s i u 砌a p e y r o n 方程l 印 一锵 c z 专翔 M N N N M N E N N N N N MM N N N M M N N N M N N N M N N N M N N N N N 三N M 第2 题 2 1 2 F e 件 3 C 1 0 一 1 0 0 H 一一2 F e Q2 一 3 C l 一 5 H 2 0 或2 F e O H 3 3 C 1 0 一 4 0 H 一一2 F e 0 42 一十3 C 1 一十5 H 2 0 2 2 I 3 F e F 6 与以F e N 0 3 为原料相比 在相同条件下 以I 3 F e F 6 为原料制备K F e 0 4 过程中生成的F e O H 量较少 2 3H 3 F e 0 4 H 2 F e 0 4 2 4F e 2 S F e O H 3 S 2 5 z 垒Q 丕 Q 二 h g 二 丕墨 Q Q h 二 丕 里墨g 塑 二 二2 9 6 5 X 1 0 4C m o l 一1 根据计算结果可写出K 2 F e 0 4 可逆嵌入 脱嵌L i 的方 程式为 K 2 F e 0 4 3 3 e 一爿K z L i 3 F e 0 4 第3 题 3 1 B 3 H N 0 3 一H 3B 3 3 N O z 十 2 B 3 H 2S O 一2 H 3B Q 3 S 0 2 十 H 3 8 0 3 H 2 0 F B H f H 或 O H 广H O 0 H 一 B I H 2 0 l B I H H 0O H lH 0 0 H 3 2 H B Q 硼酸B 0 H s 分子呈平面三角形 分子与分子 之间通过氢键形成层状结构 层与层之间通过范德华力结 合 所以 析出的硼酸呈鳞片状 3 3 需要准确中和H 原因 碱中和过量 会造成硼的测 定结果偏低 碱中和不足 则硼测定结果偏高 3 4 因为对于硼酸而言 甄 c 1 0 8 而能准 确地被N a O H 滴定 3 5 OH 瓜 辱 N矿8 4X1 0 6X 0 0 5 0 7 7 X 1 0 6 m o l L 1 p O H 5 1 1 p H 1 4 5 1 1 8 8 9 应该选酚酞为指示剂 终点指示剂颜色为微红色 万方数据 2 0 0 8 年第3 期化学教育 7 7 3 6 硼含量一坠羔丛掣产 g L X 第4 题 4 1 分子中的N 原子的正电荷与冠醚环上的氧原子的负电 荷之间的离子一偶极作用 或者氮原子上的氢与冠醚环上的氧原子之间形成氢键 4 2 在最后关环前 由于分子两端距离太远 相互碰撞概率 很低 加入模板离子后 由于分子中的诸多氧原子能与模板 离子形成离子一偶极作用 自组装 围绕在模板离子周围 从而有效增加了分子两端相互碰撞的机会 使得成环反应产 率提高 C s 因为C s 的大小 半径或体积 与2 4 一冠一8 环的空腔大小 相匹配 4 3 乙烯 3 个 4 4 F 0 2 A g H B r C H 2 C H 2 B r J C H z C H M g B r 4 5 L C a C 2 N C H 兰C N a 第5 题 5 一l 5 2 A C E 5 3 C B r 3 C H 3 C H 3 N O z 0 二 r w 弛C H C H 3 G 2 C H 2 3 I C H 2 C H B r K f O H M C H 三C H 0 夕 0 H H B D H C H 3 N 0 b H N H 2 第6 题 6 1C 层有2 个四面体空隙的A 1 3 和2 个八面体空隙 的A l 抖存在 D 层有2 个八面体空隙的A 1 3 和0 个四面体 空隙的 3 存在 6 2C 层和D 层各最多容纳4 个N i 2 6 3D 层 因为在D 层时形成了五配位结构 C 层形成 六配位结构 五配位不如六配位稳定 所以分布在D 层中的 C u 2 易被还原 6 4 若用矩形削3 C I D 表示r A l z Q 的C 层和D 层中的 单位网格 则 A B 4 r 一 k 其中r 为 一的半径 口为立方体的边长 A D 4 r 2 x 2 a 其中z 表示两排 一的间距 解得x 0 8 2 8 r 因为 一半径为0 1 4 0n l n 所以x 0 1 1 7n l T l 则单位网格的面积为0 4 4 3n l q f l 2 故最大单层分散值 2 1 0 0 1 0 0 0 0 4 4 3 1 0 1 8 6 0 2 3 1 0 2 3 0 7 5m m o l 1 0 0H 1 2 7 A 1 20 3 6 5 2 9 8K 下的反应焓变为 r H 2 9 8K 2 A f H 宝 C O z g 一 2 A f H 宝 C O g 一2m o l 3 9 3 5 1 1 0 5 k J m o l 一1 一5 6 6 0k J 下转封3 万方数据 上接第7 1 页 状 用p H 试纸检验 阳极区溶液p H 大约为2 阴极区附近 溶液p H 在7 8 之间 用K I 一淀粉试纸检验 阳极区溶液能 使试纸变蓝 阴极区溶液不能使试纸变蓝 电解4 8 小时后观察 两电极产生气泡极少 U 形管左端 溶液的浅黄绿色变得很浅 u 形管右端的沉淀看不出有什么 变化 摇动阴极使其表面的白色固体脱落 电极上产生气泡 的速率略有增大 3 如图2 所示 在5 0m L 烧杯内用石墨电极电解 0 1m o l LA 1 C 1 3 溶液 电极相距2c m 控制电压为6V 可 以观察到两极均产生大量气泡 阳极上产生的气泡相对较 少 1 分钟后就可以观察到阴极区附近首先产生白色沉淀 随后整个溶液变浑浊 烧杯壁变热 4 小时后观察 阳极区下部有黑色沉淀 阳极石墨棒变 细 烧杯壁发烫 阴极区堆积了大量白色沉淀 其中也夹杂有 少量黑色沉淀 看得出黑色沉淀来自阳极 沉淀堆积左侧低 右侧高 如图3 所示 烧杯的上部溶液不再是那么浑浊 阳 鲁 二 A I C h 溶液 图2 极阳 g7 L 0 仨 I 二 一 瞳蚕 A I C l 3 溶液 图3 2 4 小时后观察 两电极产生气泡少而慢 阴极区溶液中 已看不出有沉淀产生 用湿润的K I 一淀粉试纸检验 短时间 内看不出试纸变蓝 烧杯内的上层清液p H 约为5 用滴管 吸取烧杯内的上层清液 在试管中慢慢滴加2 氨水或稀 N a O H 溶液 看不出有沉淀产生 4 结论 分析上述实验 烧杯中两电极相距较近 使用6V 电压电 解速率也快 并且溶液中离子扩散快 阳极上有一些石墨脱落 变为沉淀 阴极附近产生大量舢 O H 白色沉淀 沉淀始终 不溶解 阴极区溶液始终不显碱性 U 形管中两电极相距较 远 使用1 6V 电压电解速率也慢 并且溶液中的离子能随电 解的进行即时扩散 只有在u 形管底部充满大量胶状 0 H 沉淀 不利于阴极区和阳极区之间的离子扩散时 阴极 区溶液才显碱性 但碱性极弱 不会使 O H s 沉淀溶解 理论分析 计算和实验都证明 用石墨电极电解A 1 C 1 3 溶 液 阴极区附近会产生白色沉淀 但沉淀不会溶解 2 0 0 7 年高 考北京理科综合第2 7 2 题的答案 后沉淀逐渐溶解至消失 是错误的 是对电解 C 1 溶液片面认识的结果 应予纠正 参考文献 1 北京师范大学 华中师范大学 南京师范大学无机化学教研室 极 无机化学 上册 北京 高等教育出版社 2 0 0 2 3 4 2 3 4 3 2 人民教育出版社化学室 全日制普通高级中学教科书 必修 加选修 化学 第二册 北京 人民教育出版社 2 0 0 3 8 2 8 3 根据K i r c h h o f f 定律 4 7 3K 下的反应焓变为 第7 题 印 4 7 3K 一 o 2 9 8K C X A T7 1 r C p 一2 C p C 0 2 g 2 C p C O g 一C p m 0 2 g 配合物1 的红外光谱中应无氨基和羰基的特征吸收峰 一 2 2 7 4 3 7 2 2 9 5 5 6 2 9 5 2 6 J K 一1而应有席夫碱的特征吸收峰 一一3 3 7 6 4J K 一17 2 r 即 4 7 3K 一 5 6 6 0k J 3 3 7 6 4J K 1 X 配合物4 的谱图上有羟基的特征峰 而配合物5 没 4 7 3K 2 9 8K 有 一一5 7 1 9k J 7 3 6 6 稳态近似法 C 原子周围的键角和为1 2 6 o 1 1 2 5 1 2 1 5 3 6 0 o C d C 0 2 万 a d s 一是 C O a d s 0 a d s 一 为s p 2 杂化 C N 键长1 2 4 7p m 基本位于c N 双键的 是 c 2 a d s 一o 键多等围 所以应为配合物1 而非配合物2 d C O 刁 a d s 一是 c 0 M 一女 C a d s 一 A 间甲酰基苯甲酸 B 间苯二甲醛 c 间苯二甲醛 k 3E c o a d s O a d s 0 a 图中