2010全国高中学生化学竞赛

中国化学会第24届全国高中学生化学竞赛（省级赛区）试卷（2010年9月12日）题号1234567891011总分满分155781181361179100得分阅卷人签名l竞赛时间3小时。迟到超过半小时者不能进考场。开始考试后1小时内不得离场。时间到，把试卷(背面朝上)放在桌面上，立即起立撤离考场。l试卷装订成册，不得拆散。所有解答必须写在指定的位置，用铅笔解答无效(包括作图)。草稿纸在最后一页。不得将任何纸张带入考场。l凡要求计算者，须给出计算过程，没有计算过程无效。l姓名、报名号和所属学校等必须写在首页左侧指定位置，写于其他地方者按废卷论处。l用涂改液涂改的解答无效。l允许使用非编程计算器以及直尺等文具。气体常数R＝8.31447JK-1mol-1法拉第常数F＝96485Cmol-1阿佛加德罗常数NA＝6.022142×1023mol-1第1题(15分)1-12009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α衰变得到270Db后发生裂变；5个原子则经q次α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）。1-2写出下列结构的中心原子的杂化轨道类型：[(C6H5)IF5]-(C6H5)2Xe[I(C6H5)2]+1-3一氯一溴二(氨基乙酸根)合钴(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。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φӨ(Cu2+/Cu)和φӨ(S/S2-)分别为0.345V和-0.476V，nFEӨ＝RTlnK，ＥӨ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。2-2金属铜和混浊现象均出现在蛋壳外，这意味着什么？2-3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。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4题(8分)4-1分别将O2、KO2、BaO2和O2[AsF6]填入与O—O键长相对应的空格中。O—O键长112pm121pm128pm149pm化学式4-2在配合物A和B中，O2为配体与中心金属离子配位。A的化学式为[Co2O2(NH3)10]4+，其O—O的键长为147pm；B的化学式为Co(bzacen)PyO2，其O—O的键长为126pm，Py是吡啶(C5H5N)，bzacen是四齿配体[C6H5−C(O-)=CH−C(CH3)=NCH2−]2。B具有室温吸氧，加热脱氧的功能，可作为人工载氧体。画出A和B的结构简图（图中必须明确表明O—O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结构简图Co的氧化态第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D。B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(NO3)2溶液，得到黄色沉淀H。5-1写出A、B、C、D、E、F、G和H的化学式。ABCDEFGH5-2写出由E转变为F，F转变为G，G转变为H的离子方程式。E转变为FF转变为GG转变为H5-3A中的金属元素M可以形成MO2和ZnM2O4,它们均为磁性材料，广泛用于制作磁带和磁盘。分别写出MO2和ZnM2O4中M的价电子组态。5-4A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Na2[M2(CO)10]的阴离子结构，指出M的氧化态。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Q。Q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X。X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E。E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）。6-1写出由Q得到X的离子方程式。6-2写出X在水中的电离方程式。6-3写出X和甲醇在浓硫酸存在下生成E的化学方程式。6-4写出E燃烧反应的化学方程式。6-5写出由E和NaH制备Z的化学反应方程式。6-6Z在水溶液里的稳定性与溶液pH有关，pH越大越稳定。为什么？6-7近年来，用Z和过氧化氢构建一种新型碱性电池已成为热门的研究课题。该电池放电时，每摩尔Z释放8摩尔电子，标准电动势大于2V。写出这种电池放电反应的离子方程式。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Mm[AlpSiqOn(p+q)]·xH2O。7-1Si4+、Al3+和O2-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Al3+各占据由氧构成的何种类型的多面体空隙。Si4+Al3+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。7-3X光衍射测得Si-O键键长为160pm。此数据说明什么？如何理解？7-4说明以下事实的原因：①硅铝比（有时用SiO2/Al2O3表示）越高，分子筛越稳定；②最小硅铝比不小于1。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[Al96Si96O384]·xH2O。将811.5克该分子筛在1.01325×105Pa、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。第8题(6分)在25℃和101.325kPa下，向电解池通入0.04193A的恒定电流，阴极（Pt，0.1molL-1HNO3）放出氢气，阳极（Cu，0.1molL-1NaCl）得到Cu2+。用0.05115molL-1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。8-2计算电解所需的时间(以小时为单位)。第9题(11分)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）。ABCD9-2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。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：10-1在下面灰黄霉素结构式中标出不对称碳原子的构型。10-2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：①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。B的同分异构体：10-3写出由A和B生成灰黄霉素的反应名称。第11题(9分)化合物A由碳、氢、氧三种元素组成，分子量72，碳的质量分数大于60%。A分子中的碳原子均为sp3杂化。A与2-苯基乙基溴化镁在适当条件下反应后经水解生成B。B在质子酸的催化作用下生成C。经测定B分子只含1个不对称碳原子，其构型为R。请根据上述信息回答下列问题：11-1写出A的分子式。11-2画出A、B和C的结构简式（列出所有可能的答案）。ABC11-3简述由手性化合物B合成C时手性能否被保留下来的理由。