2012年第26届全国高中学生化学竞赛(省级赛区-初赛)试题及答案

1、中国化学学会第26届全国中学生化学竞赛(省级)试卷(2012年9月2日，9: 00-12: 00，持续3小时)比赛持续3个小时。迟到超过30分钟的人不能进入考场。考试开始后1小时内，你不得离开考场。到时候，把试卷(背在背上)放在桌子上，立即站起来离开考场。试卷应装订成册，不得分开。所有的答案必须写在站着的盒子里，而不是用铅笔填写。论文草稿在最后一页。不要拿任何其他纸。l名称、注册号和附属学校必须写在首页左侧的指定位置，其他地方写的视为作废。允许使用非编程计算器和尺子等文具。问题1 (7分)1-1向硫酸锌水溶液中滴加适当浓度的氨水，直至过量，导致两步主反应。简述实验现象，并写出两步主要反应的离子

2、方程式。无色溶液产生白色沉淀，并逐渐溶解。(1分，如果只写白色沉淀并溶解，则不扣分；如果没有显示白色，将扣0.5分)(1) Zn2nH32H2O=Zn (OH) 2nH4 (1分钟)它是这样写的：Zn2nH3H2O=Zn (OH) 2nH4锌(H2O)62 2NH3H2O=锌(氢)2 2NH4 6H2O锌(H2O)62 2NH3=锌(氢)2 2NH4 2H2O(2)锌(氢)2 2NH 4 2NH3=锌(NH3)42 2H2O如果写成锌(oh)24nh3=锌(NH3)422oh-是，如果写成锌(NH3)62，扣0.5分，因为主要产品是锌(NH3)421-2化合物铜(Pydc)(amp) 3H2O

3、的组成为C11H14CuN4O7。热重分析曲线表明，该化合物在热分解过程中经历了两步失重。第一个失重峰为200 250，失重质量分数为15.2%。第二个失重峰为400 500，失重后固体残渣的质量为原化合物质量的20.0%。Pydc和amp是含有芳香环的有机配体。通过计算回答：(1)第一步失重时组件损失。水分子或H2O2水分子或3H2O C11H14CuN4O7的分子式量约为377.8，损失3个水分子，理论失重质量分数为14.3%。1分(2)第二步失重后固体残留物是什么，并说明原因。氧化铜或氧化亚铜混合物(2分)原因：CuO、Cu2O和C11H14CuN4O7的配方量分别为79.55、143.

4、1和377.8。如果残渣为氧化铜，失重质量分数为79.55/377.8=21.1%；如果残留物是Cu2O，质量分数为143.1/(377.82)=18.9%，实验值为两者之间的20%，因此残留物是两者的混合物。(1分)只回答CuO或只回答Cu2O，只扣1分。答错和错错的混合物，计算正确，原因清楚，也可得3分。虽然计算是正确的，但这种物质并不存在(如乙炔铜、氢化铜等)。)在问题中提出的条件下，可以获得1分(计算的分数)。问题2 (7分)A和X是两种常见的非金属元素，它们的核外电子数之和是22，它们的价电子数之和是10。在某些条件下，可以生成AX、AX3(普通路易斯酸)、A2X4和A4X4。反应如

5、下：汞，排放A(s) 3/2X2(g) AX3(g)AX3(g) AX(g) 2X(g)2Hg 2X(g) Hg2X2(g)AX3(g) A2X4(g)4个AX(g) A4X4(s)2-1分别表示元素A和元素X。甲：乙：丙：丙3分各1.5分2-2 A4X4有四个三重旋转轴，每个原子周围有四个原子，画出A4X4的结构示意图。(2分)2-3根据化学计量比1: 3，写出AX3和CH3MgBr的反应方程式。bcl 3 C3 mgbr b(CH3)3 mgb rcl(1分)AX3 3c H3 mgbr b(CH3)3 3千兆位也可以写成bcl 3ch 3 mgbr 3335 b(CH3)3 3/2 mg

6、br 23/2 MGC L2。2-4写出A2X4与乙醇的醇解反应方程式。B2C 4c 2 H5 oh-B2(oc2 H5)4 HCl(1分钟)A2X4 4C2H5OH A2(OC2H5)4 4HX问题3 (10分)硫酸铜溶液与K2C2O4溶液反应，得到蓝色晶体。通过以下实验确定晶体的组成：(a)称取0.2073克样品，放入锥形瓶中，加入40毫升2摩尔-1硫酸，用微热溶解样品，加入30毫升水，加热至接近沸腾，用0.02054摩尔-1高锰酸钾溶液滴定至终点，消耗24.18毫升(b)然后将溶液充分加热，使浅紫红色变成蓝色，冷却后，加入2g碘化钾固体和适量的碳酸钠，使溶液变成棕色并产生沉淀。用0.04

7、826摩尔-1 Na 2SO 3溶液滴定，在终点附近加入淀粉指示剂，消耗12.69毫升至终点。3-1写出步骤A中的滴定反应方程式MnO 4-5h2c2o 46h=2mn 2 10 CO2=8h2o(1分钟)3-2写出步骤B中溶液由淡紫色变为蓝色过程中的反应方程式。4 MnO 4-12h=Mn2 5O2=6H2O (2分钟)3-3用反应方程式表示步骤B中的KI函数：写出Na 2SO 3滴定反应方程式。KI与Cu2的相互作用：2cu 25i=2cu i3i(1分)3-4通过计算写出蓝色晶体的化学式(原子序数取整数)。根据3-1中的反应式和步骤a中的数据，我们可以得到：n(C2O 42)=0.020

8、54摩尔-124.18毫升5/2=1.241毫摩尔(1分钟)根据3-3中的反应式和步骤b中的数据，我们可以得到：氮(Cu2)=0.04826摩尔-112.69摩尔=0.6124毫摩尔(1分钟)n(Cu2)n(C2O 42)=0.6124摩尔1.2416毫摩尔=0.4933 0.5配体组成为铜(C2O4) 2 2-。(1分)由于电荷守恒，该晶体的化学式为K2铜(C2O4)2xH2O。结晶水的质量为：0.2073克-0.612410-3摩尔K2Cu (C2O4) 2=0.2073g0.6124103mol 317.8mol1=0.0127gn(H2O)=0.0127克/(18.02克摩尔-1)=0

9、.705毫摩尔n(H2O)n(Cu2)=0.7050.6124=1.15 x1或者用n (C2O42-)和n(Cu2)实验数据的平均值0.6180摩尔来计算水质：0.2073g0.6180103毫摩尔K2Cu(C2O4)2=0.0109 gn(H2O)=0.0109克/(18.02克摩尔-1)=0.605摩尔n(H2O)n(Cu2)=0.6050.6124=0.989 x1其他合理的方法平均分配。问题4 (5分)1976年的中子衍射实验证实，反式-钴(en)2Cl 22Cl 2Cl 2H2O晶体中只有3种含钴的A和C1。x中的所有原子都是共面的，有一个对称中心和三个互相垂直的镜子。注：en是乙

10、二胺的缩写。4-1画出A及其立体异构体的结构图。4-2画出x的结构图(2分)画实线扣1分，未写正数不扣1分。问题5 (8点)从尿素和草酸的水溶液中获得超分子晶体。x射线衍射实验表明该晶体属于单斜晶系，晶胞参数a=505.8pm，b=1240pm，c=696.4pm，=98.13。晶体中的两个分子通过氢键形成二维分子结构，晶体密度D=1.614 GCM-3。5-1推导出晶体中草酸分子和尿素分子的比例。单位电池容量v=ABC sin=505.8pm 1240pm 696.4pm sin 98.13=4.32410-22cm-31分钟单位电池质量=VD=4.32410-22厘米-31.614 GCM

11、-3=6.97910-22 g1分钟(1)如果单元电池中有一个草酸分子和一个尿素分子，质量为2.4931022g，密度约为0.577 GCM-3，不符合测量结果和对称性要求。(2)如果单元电池中有一个草酸分子和两个尿素分子，质量为3.4901022g，密度约为0.8071 GCM-3，不符合测量结果和对称性要求。(3)如果单元电池中有2个草酸分子和4个尿素分子，质量为6.9801022g，密度符合测量结果，对称性也符合问题。因此，该单元电池包含22个草酸分子和4个尿素分子，即两者的比例为12。1分5-2画出一个化学单元的结构，并显示其中的氢键。(3分)化学单位：一个分数只抽取一个草酸分子和一个

12、尿素分子，不打分。氢键：2分只有草酸的两个羟基和尿素的羰基被吸引形成强的氧氢.o氢键，得分为1。只有尿素的两个氨基和草酸的羧基形成弱的氮氢.o氢键，得一分。问题6 (6分)2，3-吡啶二羧酸，俗称喹啉酸，是一种中枢神经毒素，阿尔茨海默病和帕金森病都与它有关。喹啉酸在常温下为固体，185-190释放的CO2转化为烟酸。在6-1晶体中，喹啉酸具有最低能量的构型，并且该构型被绘制(碳原子上的氢原子和孤对未被绘制)。3分，其他答案不得分。一个氢原子必须在氮原子上，氮原子必须带正电，另一个氢原子必须在两个氧原子之间，但不要求氢键的键角，也不要求键是否对称，2位的取代基必须是羧酸根阴离子。PKa1=2.4

13、1的6-2喹啉酸水溶液，写出其一级电离方程(共轭酸和碱用结构式表示)。绘制烟酸的结构。如果画出2分，也将给出2分。问题7 (10分)在总硼浓度 0.4 mol-1的硼酸及其盐的水溶液中，不仅存在四硼酸根离子B4，还存在电荷为-1的五硼酸根离子和电荷为-1和-2的两种摩擦率离子。这些多硼酸根离子与硼(羟基)4-缩合，结构中的硼原子以硼-氧-硼方式连接形成一个环。7-1在上述五硼酸盐离子中，所有三个配位硼原子的化学环境完全相同，并绘制了其结构图(未绘制孤对，羟基用-OH表示)(4分)未签字的扣1分。7-2的右图显示了当硼的总浓度为0.4 mol-1时，硼酸-硼酸盐体系的存在形式与酸碱度之间的关系。

14、1、2、3和4是分别存在4种多硼酸根离子的区域。分别推导了对应于1、2、3和4的多硼酸根离子的化学式。注：以B4O 5(OH)42-为例，写出其他3种多硼酸根离子的化学式。形成这些物质的缩合反应速率几乎相同，它们的排列顺序不受反应速率的限制。该体系中的缩合反应不改变硼原子的配位数。1: b5o6 (oh) 44-1: 2: b3o3 (oh) 4-23: B4O5(羟基)42-1: 4: B3 O3(羟基)52-21:五硼酸盐，b5o6 (oh) 44-，三配位硼原子与四配位硼原子的比例为412:摩擦率，B3 O3 (OH) 4-，3-配位硼原子与4-配位硼原子之比为2: 13:四硼酸盐，B4

15、O5(OH)42，三配位硼原子与四配位硼原子之比为2: 24:摩擦率，B3O3(OH)52，三配位硼原子与四配位硼原子之比为1: 2问题8的右图(16个点)显示了碳酸-碳酸盐体系(CO32分析浓度为1.010-2摩尔-1)中铀物种和相关电极电位随酸碱度的变化(E-酸碱度图，标准氢电极作为参比电极)。作为比较，虚线显示了氢/H2和氧/H2O对的e-ph关系。8-1计算碳酸盐-碳酸盐体系中主要物种的浓度，分别为4.0和6.0。H2CO3:Ka1=4.5107，Ka2=4.71011溶液中存在以下平衡：H2CO3=氯化氢-ka1=c(h)c(HCO 3-)/c(h2co 3)=4.510-70.5分HCO 3=HCO 32ka2=c(h)c(co32)/c(HCO 3)=4.710110.5分pH=4.4，c(H)=1.0104摩尔1c(H2CO 3)=c(H)c(HCO 3)/4.