中国化学会第 26 届全国高中学生化学竞赛（省级赛区）试卷

中国化学会第26届全国高中学生化学竞赛（省级赛区）试卷2012年9月2日共8页1中国化学会第26届全国高中学生化学竞赛（省级赛区）试卷（2012年9月2日9:00~12:00）·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，将试卷背面朝上放于桌面，立即起立离开考场。·姓名、报名号和所属学校等必须写于首页左侧指定位置，写于其他位置者按废卷论处。·所有解答必须写于卷面指定位置，写于其他位置者无效。·凡要求计算的，须给出计算过程，无计算过程即使结果正确也不得分。·用铅笔解答的部分(包括作图)无效。·禁用涂改液和修正带。否则，整个答卷无效。·试卷已装订成册，不得拆散。·附草稿纸一张，不得将任何纸张带入考场。·允许使用非编程计算器以及直尺等文具。·写有与试题内容无关的任何文字的答卷无效。H1.008元素周期表He4.003Li6.941Be9.012B10.81C12.01N14.01O16.00F19.00Ne20.18Na22.99Mg24.31Al26.98Si28.09P30.97S32.07Cl35.45Ar39.95K39.10Ca40.08Sc44.96Ti47.87V50.94Cr52.00Mn54.94Fe55.85Co58.93Ni58.69Cu63.55Zn65.38Ga69.72Ge72.64As74.92Se78.96Br79.90Kr83.80Rb85.47Sr87.62Y88.91Zr91.22Nb92.91Mo95.96Tc[98]Ru101.07Rh102.91Pd106.42Ag107.87Cd112.41In114.82Sn118.71Sb121.76Te127.60I126.90Xe131.29Cs132.91Ba137.33La138.91Hf178.49Ta180.95W183.84Re186.21Os190.23Ir192.22Pt195.08Au196.97Hg200.59Tl204.38Pb207.2Bi208.98Po(209)At(210)Rn(222)Fr(223)Ra226.0Ac(227)Rf(261)Db(262)Ce140.12Pr140.91Nd144.24Pm(145)Sm150.36Eu151.96Gd157.25Tb158.93Dy162.50Ho164.93Er167.26Tm168.93Yb173.05Lu174.97Th232.04Pa231.04U238.03Np237.05Pu(244)Am(243)Cm(247)Bk(247)Cf(251)Es(254)Fm(257)Md(256)No(254)Lr(257)题号1234567891011总分满分7710587101612612100得分评卷人签名中国化学会第26届全国高中学生化学竞赛（省级赛区）试卷2012年9月2日共8页2第1题（7分）1-1向硫酸锌水溶液中滴加适当浓度的氨水至过量，发生两步主要反应。简述实验现象，写出两步主要反应的离子方程式。1-2化合物[Cu(pydc)(amp)]·3H2O的组成为C11H14CuN4O7，热重分析曲线表明，该化合物受热分解发生两步失重，第一个失重峰在200~250oC，失重的质量分数为15.2%。第二个失重峰在400~500oC，失重后的固态残渣质量为原化合物质量的20.0%。pydc和amp是含芳环的有机配体。通过计算回答：(1)第一步失重失去的组分。(2)第二步失重后的固态残渣是什么，解释理由。第2题（7分）A和X是两种常见的非金属元素，其核外电子数之和为22，价层电子数之和为10。在一定条件下可生成AX、AX3（常见的Lewis酸）、A2X4和A4X4，反应如下：2-1指出A和X各是什么元素。A：X：2-2A4X4具有4个三重旋转轴，每个A原子周围都有4个原子。画出A4X4的结构示意图。2-3写出AX3与CH3MgBr按计量系数比为1:3反应的方程式。2-4写出A2X4与乙醇发生醇解反应的方程式。Hg，放电中国化学会第26届全国高中学生化学竞赛（省级赛区）试卷2012年9月2日共8页3第3题（10分）CuSO4溶液与K2C2O4溶液反应，得到一种蓝色晶体。通过下述实验确定该晶体的组成。(a)称取0.2073g样品，放入锥形瓶，加入40mL2molL-1的H2SO4，微热使样品溶解。加入30mL水，加热至近沸，用0.02054molL-1KMnO4溶液滴定至终点，消耗24.18mL。(b)接着将溶液充分加热，使淡紫红色变为蓝色。冷却后加入2gKI固体和适量Na2CO3，溶液变为棕色并生成沉淀。用0.04826molL-1的Na2S2O3溶液滴定，近终点时加入淀粉指示剂，至终点，消耗12.69mL。3-1写出步骤a中滴定反应的方程式。3-2写出步骤b中溶液由淡紫红色变为蓝色的过程中所发生反应的方程式。3-3用反应方程式表达KI在步骤b中的作用；写出Na2S2O3滴定反应的方程式。3-4通过计算写出蓝色晶体的化学式（原子数取整数）。第4题（5分）1976年中子衍射实验证实，trans-[Co(en)2Cl2]Cl·HCl·2H2O晶体中只存在3种离子：X+、含钴的A+和Cl-。X+中所有原子共面，有对称中心和3个相互垂直的镜面。注：en是乙二胺的缩写符号。4-1画出A+及其立体异构体的结构简图。A+：立体异构体：4-2画出X+的结构图。中国化学会第26届全国高中学生化学竞赛（省级赛区）试卷2012年9月2日共8页4第5题（8分）从尿素和草酸的水溶液中得到一种超分子晶体。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°。晶体中两种分子通过氢键形成二维超分子结构。晶体密度D=1.614gcm-3。5-1推求晶体中草酸分子和尿素分子的比例。5-2画出一个化学单位的结构，示出其中的氢键。第6题（7分）2,3-吡啶二羧酸，俗称喹啉酸，是一种中枢神经毒素，阿尔兹海默症、帕金森症等都与它有关。常温下喹啉酸呈固态，在185~190oC下释放CO2转化为烟酸。6-1晶体中，喹啉酸采取能量最低的构型，画出此构型（碳原子上的氢原子以及孤对电子可不画）。6-2喹啉酸在水溶液中的pKa1=2.41，写出其一级电离的方程式(共轭酸碱用结构简式表示)。6-3画出烟酸的结构。第7题（10分）硼的总浓度0.4molL-1的硼酸及其盐的水溶液中不仅存在四硼酸根离子B4O5(OH)42，还存在电荷为1的五硼酸根离子以及电荷为1和2的两种三硼酸根离子。这些多硼酸根离子均由B(OH)3和B(OH)4缩合而成，结构中硼原子以B-O-B的方式连接成环。7-1上述五硼酸根离子中，所有三配位硼原子的化学环境完全相同，画出其结构示意图（不画孤对电子，羟基用-OH表达）。中国化学会第26届全国高中学生化学竞赛（省级赛区）试卷2012年9月2日共8页57-2右图示出硼酸-硼酸盐体系在硼的总浓度为0.4molL1时，其存在形式与pH的关系。1、2、3、4分别为4种多硼酸根离子存在的区域。推出1、2、3、4分别对应的多硼酸根离子的化学式。注：以B4O5(OH)42为范例，书写其他3种多硼酸根离子的化学式；形成这些物种的缩合反应速率几乎相同，其排列顺序不受反应速率制约；本体系中缩合反应不改变硼原子的配位数。1：2：3：4：第8题(16分)右图示出在碳酸-碳酸盐体系(CO32的分析浓度为1.0×10-2molL1)中,铀的存在物种及相关电极电势随pH的变化关系(E-pH图,以标准氢电极为参比电极)。作为比较，虚线示出H/H2和O2/H2O两电对的E-pH关系。8-1计算在pH分别为4.0和6.0的条件下，碳酸-碳酸盐体系中主要物种的浓度。H2CO3：Ka1=4.5×107，Ka2=4.7×1011中国化学会第26届全国高中学生化学竞赛（省级赛区）试卷2012年9月2日共8页68-2图中a和b分别是pH=4.4和6.1的两条直线。分别写出与a和b相对应的铀的物种发生转化的方程式。a：b：8-3分别写出与直线c和d相对应的电极反应，说明其斜率为正或负的原因。c：d：8-4在pH=4.0的缓冲体系中，加入UCl3，写出反应方程式。8-5在pH=8.0~12之间，体系中UO2(CO3)34和U4O9(s)能否共存?说明理由；UO2(CO3)34和UO2(s)能否共存?说明理由。第9题(12分)Knoevenagel反应是一类有用的缩合反应。如下图所示，丙二酸二乙酯与苯甲醛在六氢吡啶催化下生成2-苯亚甲基丙二酸二乙酯。9-1指出该反应中的亲核试剂。9-2简述催化剂六氢吡啶在反应中的具体作用。中国化学会第26届全国高中学生化学竞赛（省级赛区）试卷2012年9月2日共8页79-3化合物A是合成抗痉挛药物D(gabapentin)的前体。根据上述反应式，写出合成A的2个起始原料的结构简式。9-4画出由A制备D过程中中间体B、C和产物D的结构简式。BCD第10题(6分)辣椒的味道主要来自于辣椒素类化合物。辣椒素F的合成路线如下：画出化合物A、B、C、D、E和F的结构简式。ABCD催化剂中国化学会第26届全国高中学生化学竞赛（省级赛区）试卷2012年9月2日共8页8EF第11题(12分)11-1烯烃羟汞化反应的过程与烯烃的溴化相似。现有如下两个反应：4-戊烯-1-醇在相同条件下反应的主要产物为B。画出化合物A和B的结构简式。AB11-2下列有机化合物中具有芳香性的是。化合物A经过如下两步反应后生成化合物D。回答如下问题：11-3写出化合物B的名称：。11-4圈出C中来自原料A中的氧原子。11-5画出化合物D的结构简式。郑重声明：本试题及答案版权属中国化学会所有，未经中国化学会化学竞赛负责人授权，任何人不得翻印，不得在出版物或互联网网站上转载、贩卖、赢利，违者必究。本试卷和相应答案将分别于2012年9月2日12:00和8日12:00在网站上公布。