（2016）全國高中生化學(xué)競賽(初賽)試卷及答案

1、 全國高中學(xué)生化學(xué)競賽（省級賽區(qū)）試題及答案和評分標(biāo)準(zhǔn)（2016年9月10日 9：00 - 12：00共計3小時）l 競賽時間3小時。遲到超過半小時者不能進(jìn)考場。開始考試后1小時內(nèi)不得離場。時間到，把試卷(背面朝上)放在桌面上，立即起立撤離考場。l 試卷裝訂成冊，不得拆散。所有解答必須寫在指定的方框內(nèi)，不得用鉛筆填寫。草稿紙在最后一頁。不得持有任何其他紙張。l 姓名、報名號和所屬學(xué)校必須寫在首頁左側(cè)指定位置，寫在其他地方者按廢卷論處。l 允許使用非編程計算器以及直尺等文具。 第1題（4分）2016年3月有人預(yù)言，未知超重元素第126號元素有可能與氟形成穩(wěn)定的化合物。按元素周期系的已知規(guī)律，該元

2、素應(yīng)位于第 周期，它未填滿電子的能級應(yīng)是 ，在該能級上有 個電子，而這個能級總共可填充 個電子?！菊_答案】第1題（4分）2016年3月有人預(yù)言，未知超重元素第126號元素有可能與氟形成穩(wěn)定的化合物。按元素周期系的已知規(guī)律，該元素應(yīng)位于第 八 周期，它未填滿電子的能級應(yīng)是 5g ，在該能級上有 6 個電子，而這個能級總共可填充 18 個電子。第2題（5分）下列反應(yīng)在100時能順利進(jìn)行：21 給出兩種產(chǎn)物的系統(tǒng)命名。（4分）22 這兩種產(chǎn)物互為下列哪一種異味構(gòu)體？（1分）A旋光異構(gòu)體B立體異構(gòu)體C非對映異構(gòu)體D幾體異構(gòu)體【正確答案】21 若不把氘視為取代基，則： （7S，3Z，5Z）3甲基7氘代

3、3.5辛二烯 （2分）： （7R，3E，5Z）3甲基7氘代3.5辛二烯 （2分）或， 若把氘視為取代基，則： （2R，3Z，5Z）2氘代6甲基3.5辛二烯 （2分）： （2S，3Z，5E）2氘代6甲基3.5辛二烯 （2分）22 B （立體異構(gòu)體） （1分）第3題（8分）下面四張圖是用計算機制作的在密閉容器里，在不同條件下進(jìn)行的異構(gòu)化反應(yīng)XY的進(jìn)程圖解。圖中的“”是X，“”是Y。31 圖中的縱坐標(biāo)表示 （填入物理量，下同）；橫坐標(biāo)表示 。32 平衡常數(shù)K最小的圖是 。33 平衡常數(shù)K最大的圖是 。34 平衡常數(shù)K = 1的圖是 ?！菊_答案】31 X和Y的摩爾百分?jǐn)?shù)（或答：物質(zhì)的量的分?jǐn)?shù)或物質(zhì)的

4、量的百分?jǐn)?shù)）；（2分）32 A（2分）33 B（2分）34 C（2分）第4題（7分） 已探明我國錳礦儲量占世界第三位，但富礦僅點6.4%，每年尚需進(jìn)口大量錳礦石。有人設(shè)計了把我國的菱錳礦（貧礦）轉(zhuǎn)化為高品位“菱錳礦砂”的綠色工藝。該工藝首先將礦砂與硫酸銨一起焙燒，較佳條件是：投料比(NH4)3SO4/mMnCO2=1.5；焙燒溫度450；焙燒時間1.5小時。41 寫出焙燒反應(yīng)方程式：42 其次，將焙燒產(chǎn)物轉(zhuǎn)化為高品位的“菱錳礦砂”，寫出反應(yīng)方程式：43 若焙燒溫度過高或時間過長，將導(dǎo)致什么結(jié)果？44 從物料平衡角度看，生產(chǎn)過程中是否需要添加（NH4）3SO4？說明理由?！菊_答案】41 寫出焙

5、燒反應(yīng)方程式： (NH4)2SO4+MnCO3=MnSO4+2NH3+CO2+H2O （1分）42 其次，將焙燒產(chǎn)物轉(zhuǎn)化為高品位的“菱錳礦砂”，寫出反應(yīng)方程式： MnSO4+2NH3+CO2+H2O=(NH4)2SO4+MnCO3 （2分）43 若焙燒溫度過高或時間過長，將導(dǎo)致什么結(jié)果？ MnSO4，MnCO3分解生成高價錳的氧化物而導(dǎo)致錳浸出率下降。 （2分）44 從物料平衡角度看，生產(chǎn)過程中是否需要添加（NH4）2SO4？說明理由。 不需加。開始投料時（NH4）2SO4（132g·mol1）過量（MnCO3，115g·mol1），反應(yīng)生成的NH3、CO2以及（NH4）2

6、SO4可循環(huán)利用。 （2分）第5題（6分）配制KI（0.100mol·L1）I3的水溶液，用0.100mol·L1Na3S3O3標(biāo)準(zhǔn)溶液測得c(I3)=4.85×103 mol·L1。量取50.0mL KI-I3溶液和50.0mLCCl4置于分液漏斗中振蕩達(dá)平衡，分液后測知CCl4相中c(I3)=2.60×103 mol·L1。已知實驗溫度下CCl4從水溶液中萃取I3的分配比為85:1。求水溶液中I3+I=I3的平衡常數(shù)?！菊_答案】 設(shè)萃取平衡時，水溶液中c(I2)為x c(I2,CCl4)/c(I2, H2O)=2.60×

7、;103 mol·L1/x=85 x=2.60×103 mol·L1/85=3.06×105 mol·L1 （2分） 水溶液中 I2+I=I3 平衡濃度（mol·L1） I2：3.06×105；（1分） I：0.1002.22×103=0.098 （1分） I3：(4.852.60)×1033.06×105=2.22×103 （1分） K=2.22×103 mol·L1/0.098 mol·L1×3.06×105 mol·L1

8、=7.4×102 L·mol1 （不寫單位不扣分） （1分）第6題（9分）潛在儲氫材料化合物A是第二周期兩種氫化物形成的路易斯酸堿對，是乙烷的等電子體，相對分子質(zhì)量30.87常溫下為白色晶體，穩(wěn)定而無毒。剛剛?cè)诨腁緩慢釋放氫氣，轉(zhuǎn)變?yōu)榛衔顱（乙烯的等電子體）。B不穩(wěn)定，易聚合成聚合物C（聚乙烯的等電子體）。C在155釋放氫氣轉(zhuǎn)變?yōu)榫垡胰驳牡入娮芋w，其中聚合度為3的化合物D是苯的等電子體。高于500時D釋放氫氣，轉(zhuǎn)變?yōu)榛衔顴、E有多種晶型。61 寫出A、B、C、D、E的化學(xué)式。62 化合物A轉(zhuǎn)變?yōu)镋各步釋放的氫氫占的質(zhì)量分?jǐn)?shù)以及總共釋放的氫氣所占的質(zhì)量分?jǐn)?shù)多大？63 為

9、使A再生，有人設(shè)計了化合物D在水蒸氣存在下與甲烷反應(yīng)，寫出化學(xué)方程式。61 寫出A、B、C、D、E的化學(xué)式。AH3B : NH3（或BNH6）BH2B=NH2（或BNH4）C H2BNH2 DB3N3H6EBN（5分）62 化合物A轉(zhuǎn)變?yōu)镋各步釋放的氫所占的質(zhì)量分?jǐn)?shù)以及總共釋放的氫氣所占的質(zhì)量分?jǐn)?shù)多大？AB 2.016/30.87=6.531%（或0.06531）BC 2.016/28.85=6.988%（或0.06988）DE 6.048/26.84=24.14%（或0.2414）AE 6.048/30.87=19.59%（或0.1959）（2分）63 為使A再生，有人設(shè)計了化合物D在水蒸氣

10、存在下與甲烷反應(yīng)，寫出化學(xué)方程式。3CH4+2（HBNH）3+6H2O=3CO2+6H3BNH3（2分）第7題（11分）化合物A是近十年開始采用的鍋爐水添加劑。A的相對分子質(zhì)量90.10，可形成無色晶體，能除去鍋爐水中溶解氧，并可使鍋爐壁鈍化。71 A是用碳酸二甲酯和一水合肼在70下合成的，收率80%。畫出A的結(jié)構(gòu)式。72 寫出合成A的反應(yīng)方程式。73 低于135時，A直接與溶解氧反應(yīng)，生成三種產(chǎn)物。寫出化學(xué)方程式。74 高于135時，A先發(fā)生水解，水解產(chǎn)物再與氧反應(yīng)。寫出化學(xué)方程式。75 化合物A能使鍋爐壁鈍化是基于它能將氧化鐵轉(zhuǎn)化為致密的四氧化三鐵。寫出化學(xué)方程式。76 化合物A與許多金屬

11、離子形成八面體配合物，例如Mn（A）13+。結(jié)構(gòu)分析證實該配合物中的A和游離態(tài)的A相比，分子中原本等長的兩個鍵不再等長。畫出這種配合物的結(jié)構(gòu)簡圖（氫原子不需畫出），討論異構(gòu)現(xiàn)象?！菊_答案】71 A是用碳酸二甲酯 和一水合肼在70下合成的，收度80%。畫出A的結(jié)構(gòu)式。 注：CNN角必須不是直線（2分）72 寫出合成A的反應(yīng)方程式。 O=C（OCH3）2+2H2NNH2·H2O=O=C（NHNH2）2+2CH3OH+2H2O（1分）73 低于135時，A直接與溶解氧反應(yīng)，生成三種產(chǎn)物。寫出化學(xué)方程式。（N2H3）2CO+2O2=2N2+CO2+3H2O（1分）74 高于135時，A先發(fā)

12、生水解，水解產(chǎn)物再與氧反應(yīng)。寫出化學(xué)方程式。（N2H3）2CO+H2O=2N2H4+CO2N2H4+O2=N2+2H2O（1分）75 化合物A能使鍋爐壁鈍化是基于它能將氧化鐵轉(zhuǎn)化為致密的四氧化三鐵。寫出化學(xué)方程式。 （N2H3）2CO+12Fe2O3=8Fe3O4+2N2+CO2+3H2O（2分）76 化合物A與許多金屬離子形成八面體配合物，例如Mn（A）32+。結(jié)構(gòu)分析證實該配合物中的A和游離態(tài)的A相比，分子中原本等長的兩個鍵不再等長。畫出這種配合物的結(jié)構(gòu)簡圖（氫原子不需畫出），討論異構(gòu)現(xiàn)象。（2分）有一對經(jīng)式、面式異構(gòu)體（幾何異構(gòu)體）（1分）它們分別有一對對映異構(gòu)體（手性異構(gòu)體）（1分）（

13、畫不畫異構(gòu)體的結(jié)構(gòu)不影響得分。）第8題（9分）超硬材料氮化鉑是近年來的一個研究熱點。它是在高溫、超高壓條件下合成的（50Gpa、2000K）。由于相對于鉑，氮原子的電子太少，衍射強度大弱，單靠X-射線衍射實驗難以確定氮化鉑晶體中氮原子數(shù)和原子坐標(biāo)，2004年以來，先后提出過氮化鉑的晶體結(jié)構(gòu)有閃鋅礦型、巖鹽型（NaCl）和螢石型，2016年4月11日又有人認(rèn)為氮化鉑的晶胞如下圖所示（圖中的白球表示氮原子，為便于觀察，該圖省略了一些氮原子）。結(jié)構(gòu)分析證實，氮是四配位的，而鉑是六配位的；PtN鍵長均為209.6pm，NN鍵長均為142.0pm（對比：N2分子的鍵長為110.0pm）。 8-1氮化鉑的

14、上述四種立方晶體在結(jié)構(gòu)上有什么共同點？8-2分別給出上述四種氮化鉑結(jié)構(gòu)的化學(xué)式。8-3試在圖上挑選一個氮原子，不添加原子，用粗線畫出所選氮原子的配位多面體。84 請在本題的附圖上添加六個氮原子（添加的氧請盡可能靠前）。81 氮化鉑的上述四種立方晶體結(jié)構(gòu)上有什么共同點？鉑原子面心立方最密堆積。 （2分）82 分別給出上述四種氮化鉑結(jié)構(gòu)的化學(xué)式。依次為PtN、PtN2、PtN2 （2分）83 試在圖上挑選一個氮原子，不添加原子，用粗線畫出所選氮原子的配位多面體。 （3分）84 請在本題的附圖上添加六個氮原子（添加的氮請盡可能靠前）。（2分）第9題（10分）環(huán)磷酰胺是目前臨床上常用的抗腫瘤藥物，國內(nèi)

15、學(xué)者近年打破常規(guī)，合成了類似化合物，其毒性比環(huán)磷酰胺小，若形成新藥，可改善病人的生活質(zhì)量，其中有一個化合物的合成路線如下，請完成反應(yīng)，寫出試劑或中間體的結(jié)構(gòu)。注：NBS即N-溴代丁二酰亞胺?！菊_答案】第10題（10分）以氯苯為起始原料，用最佳方法合成1溴3氯苯（限用具有高產(chǎn)率的各反應(yīng)，標(biāo)明合成的各個步驟）?！菊_答案】第11題（11分）磷化硼是一種受到高度關(guān)注的耐磨涂料，它可用作金屬的表面保護(hù)層。磷化硼可由三溴化硼和三溴化磷在氫氣中高溫反應(yīng)合成。111 寫出合成磷化硼的化學(xué)反應(yīng)方程式。112 分別畫出三溴化硼分子和三溴化磷分子的結(jié)構(gòu)。113 磷化硼晶體中磷原子作立方最密堆積，硼原子填入四面體

16、空隙中。畫出磷化硼的正當(dāng)晶胞示意圖。114 已知磷化硼的晶胞參數(shù)a=478pm，計算晶體中硼原子和磷原子的核間距（ ）115 畫出磷化硼正當(dāng)晶胞沿著體對角線方向的投影（用實線圓圈表示P原子的投影，用虛線圓圈表示B原子的投影）?！菊_答案】111 寫出合成磷化硼的化學(xué)反應(yīng)方程式。 BBr3+PBr3+3H2=BP+6HBr （1分）112 分別畫出三溴化硼分子和三溴化磷分子的結(jié)構(gòu)。（畫不畫磷上的孤對電子不影響得分）（2分）113 磷化硼晶體中磷原子作立方最密堆積，硼原子填入四面體空隙中。畫出磷化硼的正當(dāng)晶胞示意圖。114 已知磷化硼的晶胞參數(shù)a=478pm，計算晶體中硼原子和磷原子的核間距（dB

17、-P）。 或 （2分）115 畫出磷化硼正當(dāng)晶胞沿著體對角線方向的投影（用實線圓圈表示P原子的投影，用虛線圓圈表示B原子的投影）。第12題（10分）有人設(shè)計了如下甲醇（methanol）合成工藝：其中，？為甲烷氣源，壓強250.0kPa，溫度25，流速55.0m1·s1。？為水蒸氣源，壓強200.0kPa，溫度150，流速150.0 m1·s1。合成氣和剩余反應(yīng)物的混合物經(jīng)管路？進(jìn)入25的冷疑器（condenser），冷凝物由管路？流出。在B中合成的甲醇和剩余反應(yīng)物的混合物經(jīng)？進(jìn)入25凝器，甲醇冷凝后經(jīng)管路？流出，其密度為0.791g·mL1。121 分別寫出在步

18、驟A和步驟B中所發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)的方程式。122 假定：所有氣體皆為理想氣體，在步驟A和B中完全轉(zhuǎn)化，氣液在冷凝器中完全分離，計算經(jīng)步驟A和步驟B后，在一秒鐘內(nèi)剩余物的量。123 實際上，在步驟B中CO的轉(zhuǎn)化率只有三分之二。計算在管路中CO、H2和CH3OH的分壓（總壓強為10.0MPa）。124 當(dāng)甲醇反應(yīng)器足夠大，反應(yīng)達(dá)到平衡，管路中的各氣體的分壓服從議程式中MPa，計算平衡常數(shù)。鄭重聲明；本試題的版權(quán)屬中國化學(xué)會所有，不經(jīng)中國化學(xué)會化學(xué)競賽負(fù)責(zé)入受權(quán)，任何入不得翻印、不得在出版物或互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)站上轉(zhuǎn)載、飯賣、贏利，違者必究?！菊_答案】121 分別寫出在步驟A和步驟B中所發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)的方程式。CH4（g）+H2O（g）=CO（g）+3H2（g） （1分）CO（g）+2H2（g）=CH3OH（g） （1分）122 假定：所有氣體皆為理想氣體，在步驟A和B中完全轉(zhuǎn)化，氣液在冷凝器中完全分離，計算經(jīng)步驟A和步驟B后，在一秒鐘內(nèi)剩余物的量。（CH4）=（250.0×103×55.0）/（8.314×298）=5.55×103（mol）H2O（g）=（200.0×103×150.0）/（8.314×423）=8.53×103（m