16全國高中學(xué)生化學(xué)競賽初賽試題與答案

1、2000年全國高中學(xué)生化學(xué)競賽（初賽）試題與答案題號一二三四五六七八九十十一十二十三十四十五總分滿分5666255109586981010011999年是人造元素豐收年，一年間得到第114、116和118號三個新元素。按已知的原子結(jié)構(gòu)規(guī)律，118號元素應(yīng)是第 周期第 族元素，它的單質(zhì)在常溫常壓下最可能呈現(xiàn)的狀態(tài)是 （氣、液、固選一填入）態(tài)。近日傳聞俄國合成了第166號元素，若已知原子結(jié)構(gòu)規(guī)律不變，該元素應(yīng)是第 周期第 族元素。（5分）【答案】七；零；氣；八；VIA（5分, 每個填空得1分）2今年是勒沙特列（Le Chatelier18501936）誕生150周年。請用勒沙特列原理解釋如下生活中

2、的常見現(xiàn)象：打開冰鎮(zhèn)啤酒瓶把啤酒倒入玻璃杯，杯中立即泛起大量泡沫。（6分）【答案】（1）啤酒瓶中二氧化碳?xì)怏w與啤酒中溶解的二氧化碳達(dá)到平衡：CO2(氣)CO2(溶液)，打開啤酒瓶，二氧化碳?xì)怏w的壓力下降，根據(jù)勒沙特列原理，平衡向放出二氧化碳?xì)怏w的方向移動，以減弱氣體壓力下降對平衡的影響。（2）溫度是保持平衡的條件，玻璃杯的溫度比冰鎮(zhèn)啤酒的溫度高，根據(jù)勒沙特列原理，平衡應(yīng)向減弱溫度升高的方向移動，即應(yīng)向吸熱方向移動，從溶液中放出二氧化碳?xì)怏w是吸熱的，因而，應(yīng)從溶液中放出二氧化碳?xì)怏w。注：壓力和溫度各3分，不與勒沙特列原理掛鉤不給分。31999年合成了一種新化合物，本題用X為代號。用現(xiàn)代物理方法測

3、得X的相對分子質(zhì)量為64；X含碳93.8%，含氫6.2%；X分子中有3種化學(xué)環(huán)境不同的氫原子和4種化學(xué)環(huán)境不同的碳原子；X分子中同時存在CC、CC和CC三種鍵，并發(fā)現(xiàn)其CC鍵比尋常的CC短。1X的分子式是_ （2分）2請畫出X的可能結(jié)構(gòu)。（4分）【答案】1C5H42如右右上圖注：只有一種可能結(jié)構(gòu)；重鍵位置必須正確，而鍵角和立體結(jié)構(gòu)則不必要求。右上圖是用Chemsketch程序制作的立體結(jié)構(gòu)圖，圖形未畫出重鍵，僅供參考，不是答案。4理想的宏觀單一晶體呈規(guī)則的多面體外形。多面體的面叫晶面。今有一枚MgO單晶如附圖1所示。它有6個八角形晶面和8個正三角形晶面。宏觀晶體的晶面是與微觀晶胞中一定取向的截

4、面對應(yīng)的。已知MgO的晶體結(jié)構(gòu)屬NaCl型。它的單晶的八角形面對應(yīng)于它的晶胞的面。請指出排列在正三角形晶面上的原子（用元素符號表示原子，至少畫出6個原子，并用直線把這些原子連起，以顯示它們的幾何關(guān)系）。（6分）【答案】 ；所有原子都是Mg（3分） 所有原子都是O（3分）注：畫更多原子者仍應(yīng)有正確幾何關(guān)系；右圖給出了三角形與晶胞的關(guān)系，不是答案。5最近發(fā)現(xiàn)一種由鈦原子和碳原子構(gòu)成的氣態(tài)團(tuán)簇分子，如右圖所示，頂角和面心的原子是鈦原子，棱的中心和體心的原子是碳原子，它的化學(xué)式是_。【答案】Ti14C13（2分）說明：凡按晶胞計算原子者得零分。6某中學(xué)同學(xué)在一本英文雜志上發(fā)現(xiàn)2張描述結(jié)構(gòu)變化的簡圖如下

5、（圖中“”是長鏈的省略符號）：未讀原文，他已經(jīng)理解：左圖是生命體內(nèi)最重要的一大類有機(jī)物質(zhì) （填中文名稱）的模型化的結(jié)構(gòu)簡圖，右圖是由于左圖物質(zhì)與 （化學(xué)式），即 （中文名稱）發(fā)生反應(yīng)后的模型化的結(jié)構(gòu)簡圖。由左至右的變化的主要科學(xué)應(yīng)用場合是：_ ；但近年來我國一些不法奸商卻利用這種變化來坑害消費者，消費者將因_。【答案】蛋白質(zhì)（或多肽）；CH2O；甲醛；制作（動物）標(biāo)本（或保存尸體）；食物中殘余甲醛可與人體蛋白質(zhì)發(fā)生同右圖所示的反應(yīng)而受害（5分，每空1分）7最近，我國某高校一研究小組將0.383g AgCl，0.160g Se和0.21g NaOH裝入充滿蒸餾水的反應(yīng)釜中加熱到115，10小時后

6、冷至室溫，用水洗凈可溶物后，得到難溶于水的金屬色晶體A。在顯微鏡下觀察，發(fā)現(xiàn)A的單晶竟是六角微型管（如右圖所示），有望開發(fā)為特殊材料?，F(xiàn)代物理方法證實A由銀和硒兩種元素組成，Se的質(zhì)量幾近原料的2/3；A的理論產(chǎn)量約0.39g。1寫出合成A的化學(xué)方程式，標(biāo)明A是什么。（3分）2溶于水的物質(zhì)有：_。（2分）答案：14AgCl3Se6NaOH2Ag2SeNa2SeO34NaClH2O (2分)A 是Ag2Se（1分）2NaCl、NaOH、Na2SeO3、Na2S（2分，Na2Se獨得1分）注：Na2Se是由于原料中過量的Se歧化產(chǎn)生的。8某中學(xué)生取純凈的Na2SO37H2O 50.00 g，經(jīng)60

7、0以上的強(qiáng)熱至恒重，分析及計算表明，恒重后的樣品質(zhì)量相當(dāng)于無水亞硫酸鈉的計算值，而且各元素的組成也符合計算值，但將它溶于水，卻發(fā)現(xiàn)溶液的堿性大大高于期望值。經(jīng)過仔細(xì)思考，這位同學(xué)解釋了這種反常現(xiàn)象，并設(shè)計了一組實驗，驗證了自己的解釋是正確的。1他對反?，F(xiàn)象的解釋是：（請用化學(xué)方程式表達(dá)）（5分）2他設(shè)計的驗證實驗是：（請用化學(xué)方程式表達(dá)）（5分）【答案】14Na2SO33Na2SO4Na2S（5分）2說明：此題給出的信息未明確第1題所示的歧化是否100%地將Na2SO3完全轉(zhuǎn)化為Na2SO4和Na2S，因此，只有全面考慮存在完全轉(zhuǎn)化和不完全轉(zhuǎn)化兩種情形，并分別對兩種情形的實驗進(jìn)行設(shè)計才是完整的

8、答案：（1） 設(shè)Na2SO3完全轉(zhuǎn)化為Na2SO4和Na2S, 需分別檢出SO42離子和S2離子。SO42離子的檢出：SO42Ba2+BaSO4 不溶于鹽酸。（2分）S2離子的檢出：方法1：加沉淀劑如：S2Pb2+PbS (黑) （或醋酸鉛試紙變黑）其他沉淀劑也可得分。方法2：加鹽酸S22H+H2S（可聞到硫化氫特殊氣味）以上2種方法取任何一種方法均可得2分。（2分）（2）設(shè)Na2SO3未完全轉(zhuǎn)化為Na2SO4和Na2S，檢出SO42加鹽酸時以及檢出S2采用方法2時，除發(fā)生已述反應(yīng)（注：已得4分）外，均會發(fā)生如下反應(yīng)：SO322S26H+S 3H2O（注：寫成H2S和H2SO3反應(yīng)也得分）（1

9、分）9 最近，我國一留美化學(xué)家參與合成了一種新型炸藥，它跟三硝基甘油一樣抗打擊、抗震，但一經(jīng)引爆就發(fā)生激烈爆炸，據(jù)信是迄今最烈性的非核爆炸品。該炸藥的化學(xué)式為C8N8O16，同種元素的原子在分子中是毫無區(qū)別的。1畫出它的結(jié)構(gòu)式。（4分）2寫出它的爆炸反應(yīng)方程式。(2分)3該物質(zhì)為何是迄今最烈性的非核爆炸品。（3粉）【答案】1如右圖所示。答八硝基環(huán)辛四烯者也按正確論。2C8(NO2)88CO24N23八硝基立方烷分解得到的兩種氣體都是最穩(wěn)定的化合物；立方烷的碳架鍵角只有90o，大大小于10928(或答：是張力很大的環(huán))，因而八硝基立方烷是一種高能化合物, 分解時將釋放大量能量；八硝基立方烷分解產(chǎn)

10、物完全是氣體，體積膨脹將引起激烈爆炸。說明：以上是參考答案，只要能答出類似以上要點者均可得滿分10據(jù)統(tǒng)計，40%的飛機(jī)失事時機(jī)艙內(nèi)壁和座椅的塑料會著火冒煙，導(dǎo)致艙內(nèi)人員窒息致死。為此，尋找裝修機(jī)艙的阻燃聚合物是化學(xué)研究的熱點之一。最近，有人合成了一種叫PHA的聚酰胺類高分子，即主鏈內(nèi)有“酰胺鍵”（CONH）。溫度達(dá)180200時，PHA就會釋放水變成PBO（結(jié)構(gòu)式如右圖所示），后者著火點高達(dá)600，使艙內(nèi)人員逃離機(jī)艙的時間比通常增大10倍。該發(fā)明創(chuàng)造的巧妙之處還在于，PHA是熱塑性的（加熱后可任意成型），而PBO卻十分堅硬，是熱固性的（加熱不能改變形狀）。1寫出PHA的結(jié)構(gòu)式。（3分）2根據(jù)高

11、分子結(jié)構(gòu)來解釋，為什么PHA有熱塑性而PBO卻是熱固性的。（2分）【答案】12PHA高分子鍵的共軛較差，加熱容易發(fā)生鍵的旋轉(zhuǎn)，是柔性骨架，所以PHA具有熱塑性，而PBO高分子鍵的共軛程度高，加熱不容易發(fā)生鍵的旋轉(zhuǎn)，所以PBO是熱固性的。（2分）注：只要能對高分子骨架的鍵的性質(zhì)能作正確的描述，均可得分，上述表述只是參考答案。11已經(jīng)探明，我國南海跟世界上許多海域一樣，海底有極其豐富的甲烷資源。其總量超過已知蘊(yùn)藏在我國陸地下的天然氣總量的一半。據(jù)報導(dǎo)，這些蘊(yùn)藏在海底的甲烷是高壓下形成的固體，是外觀像冰的甲烷水合物。1試設(shè)想，若把它從海底取出，拿到地面上，它將有什么變化？為什么？它的晶體是分子晶體、

12、離子晶體還是原子晶體？你作出判斷的根據(jù)是什么？（2分）2已知每1立方米這種晶體能釋放出164立方米的甲烷氣體，試估算晶體中水與甲烷的分子比（不足的數(shù)據(jù)由自己假設(shè)，只要假設(shè)得合理均按正確論）。（6分）【答案】1從海底取出的甲烷水合物將融化并放出甲烷氣體，因為該晶體是分子晶體，甲烷分子和水分子都是由有限數(shù)目的原子以共價鍵結(jié)合的小分子，水分子和甲烷分子之間范德華力，而水分子之間是范德華力和氫鍵。（2分）2假設(shè)甲烷氣體體積是折合成標(biāo)準(zhǔn)狀況下的數(shù)據(jù)，則1m3水合物中有甲烷164m322.4m3/kmol7.32kmol；假設(shè)甲烷水合物固體中的水的密度為1g/cm3，則其中有水1m31000kg/m318

13、 kg/mol55.56kmol；因此有：CH4H2O7.32kmol55.6kmol17.6。甲烷水合物的組成可能是6CH446H2O（6分）【說明】以上是最簡單的參考答案，設(shè)密度為1g/cm3也可包含甲烷，只要答案為CH469H2O，均可按滿分計。但設(shè)密度為0.9g/cm3又包含甲烷則不能認(rèn)為是合理的（豈不會漂到海面上來?另外，必須給出解題時的假設(shè)，否則不能得滿分。）12氯化亞砜（SOCl2），一種無色液體，沸點79，重要有機(jī)試劑，用于將ROH轉(zhuǎn)化為RCl。氯化亞砜遇水分解，需在無水條件下使用。1試寫出它與水完全反應(yīng)的化學(xué)方程式：_（2分）；2設(shè)計一些簡單的實驗來驗證你寫的化學(xué)方程式是正確

14、的。（只需給出實驗原理，無須描述實驗儀器和操作。評分標(biāo)準(zhǔn)：設(shè)計的合理性簡捷、可靠、可操作及表述。4分）【答案】1SOCl2H2OSO22HCl（說明：寫成H2SO3也按正確答案論）說明：水多時SO2溶于水得到亞硫酸和鹽酸的混合溶液，但因鹽酸對亞硫酸電離的抑制，水溶液中仍大量存在SO2，故寫SO2是正確的答案。2向水解產(chǎn)物的水溶液加入硫化氫應(yīng)得到硫磺沉淀。向另一份水解產(chǎn)物的水溶液加入硝酸銀應(yīng)得到白色沉淀。檢出1種水解產(chǎn)物得1分。說明：以上僅為參考答案。只要是合理設(shè)計均應(yīng)得分。13某烴A，分子式為C7H10，經(jīng)催化氫化生成化合物B（C7H14）。A在HgSO4催化下與水反應(yīng)生成醇，但不能生成烯醇式

15、結(jié)構(gòu)（該結(jié)構(gòu)可進(jìn)一步轉(zhuǎn)化為酮）。A與KMnO4劇烈反應(yīng)生成化合物C，結(jié)構(gòu)式如右圖所示。試畫出A的可能結(jié)構(gòu)的簡式。（9分）【答案】 說明：必須給出3種結(jié)構(gòu)式，每個結(jié)構(gòu)式3分。共計9分。雙鍵的位置劃錯不給分。此題未給出催化氫化的溫度, 未涉及開環(huán)反應(yīng)。若學(xué)生在應(yīng)答時指出可能有開環(huán)反應(yīng)而不會有四元環(huán)和三元環(huán)的結(jié)構(gòu)式存在也應(yīng)按正確論。14鉑系金屬是最重要的工業(yè)催化劑。但其儲藏已幾近枯竭，上小行星去開采還純屬科學(xué)幻想。研究證實，有一類共價化合物可代替鉑系金屬催化劑。它們是堅硬的固體，熔點極高，高溫下不分解，被稱為“千禧催化劑”（millennium catalysts）。下面3種方法都可以合成它們： 在

16、高溫下將烴類氣體通過鎢或鉬的氧化物的表面。 高溫分解鎢或鉬的有機(jī)金屬化合物（即：鎢或鉬與烴或烴的鹵代物形成的配合物）。 在高度分散的碳表面上通過高溫氣態(tài)鎢或鉬的氧化物。1合成的化合物的中文名稱是_和_。（共4分，各2分）2為解釋這類化合物為什么能代替鉑系金屬，提出了一種電子理論，認(rèn)為這些化合物是金屬原子與非金屬原子結(jié)合的原子晶體，金屬原子周圍的價電子數(shù)等于同周期的鉑原子或釕原子的價電子數(shù)。這類化合物的化學(xué)式（即最簡式或?qū)嶒炇剑┦莀和_。（4分，各2分）【答案】1碳化鉬；碳化鎢2Mo2C；WC說明：每個鎢原子的d軌道上平均多了4個電子，相當(dāng)于Pt的電子結(jié)構(gòu)，每個鉬原子的d軌道上多了2個電子，相當(dāng)于Ru原子的電子構(gòu)型。152.00升（標(biāo)準(zhǔn)狀況測定值）氫氣和5.00克氯氣混合經(jīng)光照后直至檢不出氯氣剩余，加入9.00% NaOH溶液80.0 mL (密度d1.10g/mL)。問：需要加入多少毫升0.100 mol/L的H2SO4才能使溶液呈中性？（10分）【答案】設(shè)氫氣的體積已折合為標(biāo)準(zhǔn)狀況，則：氫氣：2.00L/22.4L0.0893mol氯氣：5.00g/(35.452)g/mol0.0705mol氫氣是過量的：H2Cl22HCl0.0705mol0.141molHClNaOHNaClH2O0.141mol 0.141mol80.0 mL 9.00% NaOH溶液的質(zhì)