中国化学会第24届全国高中学生化学竞赛试卷及答案

中国化学会第24届全国高中学生化学竞赛（省级赛区）试卷评分通则L5L要求计算或堆导的，必须示出计算或推导过程匸没有计算或推导过程，即使结果正诵也不得分王有效数字错误，和0卫分，但毎一大题只扣1次口3.单位不写或表达错逞，分，但毎一大題只扣［次匚』只要求1个答熱而给出务亍答案，其中有錯误的，不得分n攵育程式（不是反应式D不配平不得分u隹用铅笔解答〔包括件图｝无效=工使用涂及液涂改的解答无效U&不包括在标准答秦的0.5分的题，可曰省’市’自治区评分组讨论决走是否给分=6答累中红色字為标准答実，而蓝字悴｛加下划线】为注释语不属于答宴=第1题（15分）12009年10月合成了第117号元素，从此填满了周期表第七周期所有空格，是元素周期系发展的一个里程碑。117号元素是用249Bk轰击48Ca靶合成的，总共得到6个117号元素的原子，其中1个原子经P次a衰变得到270Db后发生裂变；5个原子则经q次a衰变得到281Rg后发生裂变。用元素周期表上的117号元素符号，写出得到117号元素的核反应方程式（在元素符号的左上角和左下角分别标出质量数和原子序数）。^Ca+J?：Bk=^：Uus十弘爭5+律Bk=^Uus十4n1-2写出下列结构的中心原子的杂化轨道类型：[or[民][(C6H5)IF5]-WXe[15」+sM11分）其他答秦不得分。钟＜1分】苴他答案不得分。其他答案不得分。3一氯一溴二（氨基乙酸根）合钻（III）酸根离子有多种异构体，其中之一可用如下简式表示。请依样画出其他所有八面体构型的异构体。

cI：(10^)每式cI：(10^)每式1分檢iF确画出5个几何异构体，未画对映体［日指明都肓对盹异构■!本，各得15^0第2题（5分）最近我国有人报道，将0.1molL-1的硫化钠溶液装进一只掏空洗净的鸡蛋壳里，将蛋壳开口朝上，部分浸入盛有0.1molL-1的氯化铜溶液的烧杯中，在静置一周的过程中，蛋壳外表面逐渐出现金属铜，同时烧杯中的溶液渐渐褪色，并变得混浊。2-1设此装置中发生的是铜离子和硫离子直接相遇的反应，已知（P吐Cw+/Cu）和（p吐S/SE分别为0.345V和-0.476V，nFEe=RTlnK,Ee表示反应的标准电动势，n为该反应得失电子数。计算25oC下硫离子和铜离子反应得到铜的反应平衡常数，写出平衡常数表达式。Cu---S*-=Cu十社u=kiK=2X964S5C11101-^（0.345+0.47^/（5.314JK^mol-^SS.i5K}恳二匚£2106〔1分）庄二［Cu_「［P］T?严格的表达式询尺=（〔匚护-］-1［竽-］-1）X吒G分）2金属铜和混浊现象均出现在蛋壳外，这意味着什么？硫高子可从蛋青内诵讨蛋青卜的徽孔向蛋盍外扩散并与铜禽子反应宅成铜和硫，而铜高子不能诵讨蛋亏徽孔向蛋壳内扩散。两亍要点各:口分。（1芬）3该报道未提及硫离子与铜离子相遇时溶液的pH。现设pH=6，写出反应的离子方程式。Cu2-+H2S=Cu十S十2H_将方程式中的H声写成HS-或护-，即使方程配平了，也不得好。2-4请对此实验结果作一简短评论。第3题（7分）早在19世纪人们就用金属硼化物和碳反应得到了碳化硼。它是迄今已知的除金刚石和氮化硼外最硬的固体。1930年确定了它的理想化学式。左下图是2007年发表的一篇研究论文给出的碳化硼晶胞简图。

第3题广分)早在占世纪止们就用金属硼化物和碳反应得到了碳化硼。它是迄杏已知的除金刚石和猿外最硬的固体，汁孔年确定了它的理想化学式飞左下團是2007年发表汗研究链文给岀的磯化硼晶胞简图。1该圈给出了晶胞中的所有原子，除1■'三原子"〔中心原子和与其相连的原子)外，晶胞的耳余原子都是珀多面体中的E个原子，甌多面体的左子都不在晶胞内，均未画岀。图中原子旁的短棍表示唸原子与其他原子桂若上述"三原子宀都是碳原子，写出碳化训的化学式辱''B.C或CB,答B血得05分r(1分］2该画有件么龍转轴？有无对称:中心和镣面？若有，指出乍数聂它们丑的位贸(未指出位墨不得芬儿有一根3重旋转轴〔过上述”三原子”的直线儿〔1分「)有对称中心，在晶胞中心。《1分丁有3个镇面。镣面之一垂直于纸面并通过上述“三原子33个嶺面的i间角対60%其支线为三重轴。〔匚沁有3根］重旋韩轴，通过蓮面角平分面，与三重轴垂直，交点対对称中尤6.5分［共计如3-3该晶胞的形状属于国际晶体学联合会在竹町年定叉的布拉维系七种晶胞中的哪一种？◎注：国际區联合会已干2002年改称Bravaissvstems为latticesystems.者尚无中文译各捺标准答案是菱方或"菱面体.-|辿2疋也辿昶1貝!1,卷"三方"〔'贞吐｝,灵不符合国际晶体学联合会的推荐t

规亢，但考虑到国內许多教科电的五寢仍给扛乳只答身晶胞坏得分，答“萎方素晶胞”不扣乩心分)第4题(8分)4-1分别将0、KO、BaO和0［AsF］填入与O—O键长相对应的空格中。222260-0键长112pm121pm12Spm149pm.化学式O：［AsFd6KO：BaO：每空0二労。辽分了2在配合物A和B中,0为配体与中心金属离子配位。A的化学式为［CoO(NH)”,其0—0222310的键长为147pm；B的化学式为Co(bzacen)Py0，其0—0的键长为126pm，Py是吡啶(CHN)，255bzacen是四齿配体［CH-C(O-)=CH-C(CH)=NCH-］。B具有室温吸氧，加热脱氧的功能，可65322作为人工载氧体。画出A和B的结构简图(图中必须明确表明0—0与金属离子间的空间关系)，并分别指出A和B中Co的氧化态。配合物AB■\H,CCH,NH-i/-结构七\/宀z简图/\h-一/|X0——/\h.厂PyNHSPhCo的+3+3氧化态第5题(11分)把红热的玻棒插入橙红色固体A中，A受热后喷射出灰绿色粉末B和无色无味气体C。镁在C中加热生成灰色固体DoB在过量的NaOH溶液中加热溶解，得到绿色溶

液E。将适量H2O2加入E中，加热，得到黄色溶液F。F酸化后变为橙色溶液G。向G中加入Pb（NO＞溶液，，得到黄色沉淀Ho5-1写出日、C/D、E、F、G和H的化学式。ArNTLVjCrjO-BCrjOjCN2DMc-NjEXaC'r{QH)^FGNa2Cr2O-HPbCrO.每个化学式。上分E写帯&G0丄也得漏片o（斗井）5-2写出宙E转变为F,F转变为G,G转变为H的宫子方程式E转变为F2CrlOHF-3H.O.+2OH'=2C1O；~-8H.0F转变为G2CrO^-2HT=Cr;O*-^H,OG转变为H2PbCr.O：-+H.0=2PbCrO.^+2H~亠T每个方稈式1裁。E轻变为F』写Cr6-配平，也得满分。3A中的金属元素M可以形成M0和ZnMO,它们均为磁性材料，广泛用于制作磁带和磁224盘。分别写出M0和ZnMO中M的价电子组态。2243d-,3d-4A中的金属元素M可以形成不同形式的羰基化合物或者羰基阴离子，按照18电子规则画出NajM2（CO）io］的阴离子结构，指出M的氧化态。rh严..・rh严..・尸na的氧优态・-1结枸式2分，氧化杰i分第6题（8分）在我国青海、西藏等地有许多干涸盐湖盛产一种钠盐QoQ为一种易溶于水的白色固体。Q的水溶液用硫酸酸化，得到弱酸XoX为无色小片状透明晶体。X和甲醇在浓硫酸存在下生成易挥发的EoE在空气中点燃呈现绿色火焰。E和NaH反应得到易溶于水的白色固态化合物Z（分子量37.83）。1写出由Q得到X的离子方程式。+3H1O+2H-=4HjBOj写E理吁-配平的方程式也得满分»（1分"6-2写出X在水中的电离方程式B(OH)j+H2O=B(O丑)j-+H-（1分）6-3写出X和甲醇在浓硫酸存在下生成E的化学方程式。+3CHjOH=B(OCH2)j+3H2O（1分）6-4写出E憾廃反应的化学方程式。2BCOCH^h一9O2=B2O3亠6CO2+9H2O（1分）B(OCHj)B(OCHj)3亠4>aH=>aBHj+3?faOCH?(I分｝TOC\o"1-5"\h\z水瀋戒的pH趣犬，[HjCT]越低，EH厂和H』CT的反应越难，因而稳定。（1分7近笔来；用Z和过氧化氢构建一种新型碱性电池已成为熱门的研究课题。钱电池赦电时f每摩尔Z牛摩不电子‘标准电动势夫于2Vo与出迦J朗遨駆翩1亶壬五理或。BHr4-4H2O2=B（OH）4-+4H2O（2分｝第7题（13分）分子筛是一种天然或人工合成的泡沸石型水合铝硅酸盐晶体。人工合成的分子筛有几十种，皆为骨架型结构，其中最常用的是A型、X型、Y型和丝光沸石型分子筛,化学组成可表示为M[AlSiO]・xHO化学组成可表示为mpqn（p+q）2。7-1Si4+、Al3+和02-的离子半径分别为41pm、50pm和140pm，通过计算说明在水合铝硅酸盐晶体中Si4+和A13+各占据由氧构成的何种类型的多面体空隙。Si4+A13+张=切垃=0.29140pm张一Opin’衣仁140pm介于D.225和0一414间‘四面优0-225和站口间，四面体7-2上述化学式中的n等于多少？说明理由。若M为2价离子，写出m与p的关系式。n-2理由：也了-1结果知，sKAijo伪骨架型结构，氧原子被2：个四面体共用m=1/2/13X光衍射测得Si-0键键长为160pm。此数据说明什么？如何理解？.实测Si-0键键长〔160pm）远矩于Si4"和0—的离子半径之和〔lSlpnih表覘亍-□键申已有较犬的共价成井门分）。si-电价高、半径小，极化力较犬,.导致了繰型娈异〔离子键向共价键过渡、<L井》4说明以下事实的原因：①硅铝比（有时用SiO2/Al0表示）越高，分子筛越稳定；②最小硅铝比不小于1。硅氧四面体和铝氧四面仿无序地按琏铝原子比交替排列。①硅-氧键强于铝-氧键]②若A1”数超过計-数，必出现铝氧四面体直接相连的情况，结构中引入不稳定因素，导致骨架强厦削弱。7-5人工合成的A型分子筛钠盐，属于立方晶系，正当晶胞参数a=2464pm，晶胞组成为Na96[Al96Si96°384]・Xt。。将811.5克该分子筛在1.01325X105Pa、700oC加热6小时将结晶水完全除去，得到798.6升水蒸气（视为理想气体）。计算该分子筛的密度D。

呂拭上2芬子筛含感童为—个晶胞的质量为6.022xl0:?6.022X1023分子筛密度为RT~i3144JK1mo]^973.15K㈣"莎泗f44T沁）_锄811.5：136386.022X10"：x"比6.022x10-'ITElOF&g_呂拭上2芬子筛含感童为—个晶胞的质量为6.022xl0:?6.022X1023分子筛密度为RT~i3144JK1mo]^973.15K㈣"莎泗f44T沁）_锄811.5：136386.022X10"：x"比6.022x10-'ITElOF&g_1-364x10.18.02x216_碍心)6.022xl023^~6.022x10^x(2464x1^7-第8题（6分）在25°C和101.325kPa下，向电解池通入0.04193A的恒定电流，阴极（Pt,0.1molL-iHNO）放出氢气，阳极（Cu,0.1molL-iNaCl）得到Cw+。用0.05115molL-i的EDTA标准溶液滴定产生的Cu2+，消耗了53.12mL。8-1计算从阴极放出的氢气的体积。阳极反应：Cu⑸一匸曲+2e阴极反施：岂0+亡—也巴@；+0吐电池反应：Cu⑸+2岂0—OP-+Hjg}+2OH-匚按L：络合,因此，阴极放岀的氢气的摩尔数等于阳极产生的7厂的摩尔数，即等于消耗的EDLA的摩尔数：nH=n_=AIedtaF^ta^O.OSll^molL'^ga.l^mL.=2.717xW3mol绐定条件下的休积为hhx^xZ2.717xlQ--molxg.314JK-1mor1x298.2KTJv=—==66.4SmL&d1.01325x10"Pa8-2计算电解所需的时间（以小时为单位）。0.04193A'斗3斗％10mmx%4^Cniol=125Oxio4s=3.4721生成65.48inL氢气需2.717minol><2=5.434mmol毛子，电解所需时间为\AAAAA^"\AAAAAAAAA^9-1画出下列转换中A、B、C和D的结构简式（不要求标出手性）。1.LiAIH4A（C14H?6O4）2匚；扌B（%也0?）2hFCa9-2画出下列两个转换中产物1、2和3的结构简式，并简述在相同条件下反应，对羟基苯甲醛只得到一种产物，而间羟基苯甲醛却得到两种产物的原因。第10题（7分）灰黄霉素是一种抗真菌药，可由A和B在三级丁醇钾/三级丁醇体系中合成，反应式如下：

□ch3□oBHgCOU□ch3□oBHgCOUIIHjCOC=ECCH-1CH1CH〔CHsh亡0肾/（匚1~1和3匚DH10-1在下面灰黄霉素结构式中标出不对称碳原子的构型。HOOHDOHOHH.C10-2写出所有符合下列两个条件的B的同分异构体的结构简式：苯环上只有两种化学环境不同的氢；②分子中只有一种官能团。HOOHDOHOHH.C10-2写出所有符合下列两个条件的B的同分异构体的结构简式：苯环上