2005年全国高中学生化学竞赛(省级赛区)备用试题.pdf

中中国国化化学学会会2005年国初化竞试题（备用）年国初化竞试题（备用）（2005 年 10 月 9 日 9001200 共计 3 小时）题号12345678910总计满分12121081010108128100得分评卷人竞赛时间竞赛时间 3 小时。迟到超过小时。迟到超过 30 分钟者不能进考场。开始考试后分钟者不能进考场。开始考试后 1 小时内不得离场。小时内不得离场。时间到，把试卷（背面前上）放在桌面上，立即起立撤离考场。时间到，把试卷（背面前上）放在桌面上，立即起立撤离考场。试卷装订成册，不得拆散。所有解答必须写在站定的方框内，不得用铅笔填写。草试卷装订成册，不得拆散。所有解答必须写在站定的方框内，不得用铅笔填写。草稿纸在最后一页。不得持有任何其他纸张。稿纸在最后一页。不得持有任何其他纸张。姓名、报名号和所属学校必须写在首页左侧指定位置，写在其他地方者按废卷论。姓名、报名号和所属学校必须写在首页左侧指定位置，写在其他地方者按废卷论。允许使用非编程计算器以及直尺等文具。允许使用非编程计算器以及直尺等文具。H1.008相对原子质量He4.003Li6.941Be9.012B10.81C12.01N14.01O16.00F19.00Ne20.18Na22.99Mg24.31Al26.98Si28.09P30.97S32.07Cl35.45Ar39.95K39.10Ca40.08Sc44.96Ti47.88V50.94Cr52.00Mn54.94Fe55.85Co58.93Ni58.69Cu63.55Zn65.39Ga69.72Ge72.61As74.92Se78.96Br79.90Kr83.80Rb85.47Sr87.62Y88.91Zr91.22Nb92.91Mo95.94Tc98Ru101.1Rh102.9Pd106.4Ag107.9Cd112.4In114.8Sn118.7Sb121.8Te127.6I126.9Xe131.3Cs132.9Ba137.3LaLuHf178.5Ta180.9W183.8Re186.2Os190.2Ir192.2Pt195.1Au197.0Hg200.6Tl204.4Pb207.2Bi209.0Po210At210Rn222Fr223Ra226AcLrRfDbSgBhHsMt第第一题（题（12 分）分）将 H2O2慢慢加入到 SbF5的 HF 溶液中得一白色固体 A，A 是一种盐类，其阴离子呈八面体结构。1A 的结构简式 ，生成 A 的化学方程式 。2A 不稳定，能定量分解，B 是产物之一，其中亦含有八面体结构，B 的结构简式为 。3若将 H2S 气体通入 SbF5的 HF 溶液中，则得晶体 C，C 中仍含有八面体结构，写出 C 的结构简式 。生成 C 的化学反应方程式是 。4将 H2O2滴入液氨中得白色固体 D，D 是一种盐，含有正四面体结构，写出 D 的结构式 和生成反应方程式 。5比较 H2O2和 H2S 的性质异同 。第第一题（题（12 分）分）锂电池由于其安全可靠的性能，体积小、质量轻、高效能及可逆等卓越品质被广泛应用于移动电话、笔记本电脑、数码相机等便携式电子器材中。下图为锂电池工作原理图，阴极材料由 LiMO2（MCo，Ni，V，Mn)构成，阳极材料由石墨构成，阴、阳两极之间用半透膜隔开，充电时锂离子由阴极向阳极迁移，放电时则相反，电池可表示为：()Cn/LiClO4/LiMO2()1写出锂电池充放电时的可逆电极反应。2根据上图所示的 LiMO2的尖晶石结构，写出氧的堆积方式，并指出 Li 和 M 占据何种空隙，画出以氧为顶点的一个晶胞。3锂离子在阳极与石墨形成固体混合物，试推测并画出锂离子嵌入石墨的可能结构。4早期的阳极材料用的是锂金属，试指出锂金属作阳极材料的不足，并说明还可以用什么物质替代石墨作阳极材料？第第一题（题（10 分）分）固体发光材料是一种能将激发的能量转变为可见光的固体物质。在基质中掺入杂质，含量可达千分之几或百分之几，可调整发光效率、余辉及发光光谱。如在刚玉 Al2O3基质中掺入 0.051.0%的 Cr3及在 Y2O3基质中掺入 Eu3等均可制成固体发光材料。1推测 Al2O3基质中掺入 Cr3的发光原理。2Y2O3属立方晶系，将 Y2O3的立方晶胞分为 8 个小立方体，Y 在小立方体的面心和顶点，O 位于小立方体内的四面体空隙，画出这样四个小立方体，指出 Y 和 O 的配位数。第第一题（题（8 分）分）本题涉及 4 种组成不同的配合物，它们都是平面正方形结构。1PtCl22KCl 的水溶液与二乙硫醚（Et2S）反应（摩尔比 12）得到两种结构不同的黄色配合物，该反应的化学方程式和配合物的立体结构是：2PtCl22KCl 的水溶液与足量 Et2S 反应获得的配合物为淡红色晶体，它与 AgNO3反应（摩尔比 12）得到两种组成不同的配合物，写出上述两个反应的化学方程式。第第一题（题（10 分）分）氯化钯是一种重要的催化剂，在石油化工和汽车尾气转化中应用广泛，从工业废料中提取钯通常得到的物料是二氯二氨合钯，然后再用复杂的工艺得到氯化钯，并且环境污染严重，转化率低。2005 年有人报道制取的新工艺，过程较简单，无污染，直收率 99%，产品纯度99.95%。1在二氯二氨合钯中加入一定量的水和盐酸，加热至 100得澄清溶液 A。写出该反应的化学方程式：2于上述 A 的热溶液中加入一定量的氯酸钠溶液，继续加热溶液有气体逸出，得溶液 B，写出该反应的化学方程式，此时钯以何形式存在？3在溶液 B 中加入 10%NaOH 溶液调节 pH10，保持溶液温度在 100左右得沉淀 C。如溶液 PH10，上清液中钯含量升高。分别写出溶液 B 中生成沉淀 C 及上清液中钯量又升高的化学反应方程式。4在 C 中加入浓盐酸加热至 100浓缩直至蒸干，再在 120下烘 5 小时。写出发生的化学反应方程式。第第一题（题（10 分）分）1给出下列四种化合物的化学名称A：B：COOHCH3CCH2CCH3O=O=A 的名称：B 的名称：C：NHOCH3 D：CH3-C-CH3OOC 的名称：D 的名称：2写出下列每步反应的主要产物（A、B、C）的结构式第第一题（题（10 分）分）20 世纪 60 年代，化学家发现了一类酸性比 100%的硫酸还要强的酸，称之为魔酸，其酸性强至可以将质子给予 受体，CF3SO3H 就是其中常见的魔酸之一。1试写出 CH3CH3与 CF3SO3H 可能的反应式。2以上反应所得产物活性均很高，立即发生分解，试写出分解以后所得到的全部可能产物。第第一题（题（8 分）分）熵是由德国物理学家克劳休斯于 1865 年首次提出的一个重要热力学概念。统计物理学研究表明，熵是系统混乱度的量度。熵增加原理的数学表达式是：(ds)U，V0。其物理意义是：一个孤立系统的自发过程总是朝着熵增加的方向进行，即从有序走向无序。而生命的发生、演化及成长过程都是从低级到高级、从无序到有序的变化。这样看来把熵增加原理应用到生命科学中似乎是不可能的。1熵增加原理与达尔文进化论是否矛盾？说明理由。2初期的肿瘤患者可以治愈，而晚期癌症患者的肿瘤想要治愈是根本不可能的，用熵增加原理解释其原因。第第一题（题（12 分）分）维生素 C 又称抗坏血酸，广泛存在于水果、蔬菜中，属于外源性维生素，人体不能自身合成，必须从食物中摄取。其化学式为 C6H8O6，相对分子量为 176.1，由于分子中的烯二醇基具有还原性，能被 I2定量地氧化成二酮基，半反应为：C6H8O6C6H6O62H2e 0.18V因此，可以采用碘量法测定维生素C 药片中抗坏血酸的含量。具体实验步骤及结果如下：（1）准确移取 0.01667mol/L 的 K2Cr2O7标准溶液 10.00mL 于碘量瓶中，加 3mol/L H2SO4溶液 10mL，10%KI 溶液 10mL，塞上瓶塞，暗处放置反应 5min，加入 100mL 水稀释，用 Na2S2O3标准溶液滴定至淡黄色时，加入 2mL 淀粉溶液，继续滴定至溶液由蓝色变为亮绿色。平行三次实验，消耗 Na2S2O3标准溶液平均体积为 19.76mL。（2）准确移取上述 Na2S2O3标准溶液 10.00mL 于锥瓶中，加水 50mL，淀粉溶液2mL，用 I2标准溶液滴定至蓝色且 30s 不褪。平行三次实验，消耗 I2标准溶液平均体积为 10.15mL。（3）准确称取 0.2205g 的维生素 C 粉末（维生素 C 药片研细所得）于锥瓶中，加新煮沸过并冷却的蒸馏水 100mL，2 mol/L HAc 溶液 10mL，淀粉溶液 2mL，立即用 I2标准溶液滴定至蓝色且 30s 不褪，消耗 12.50mL。（4）重复操作步骤（3），称取维生素 C 粉末 0.2176g，消耗 I2标准溶液为12.36mL；称取维生素 C 粉末 0.2332g，消耗 I2标准溶液为 13.21mL。根据以上实验结果计算出该维生素 C 药片中所含抗坏血酸的质量分数。第第一题（题（8 分）分）有一固体化合物 A（C14H12NOCl），与 6mol/L 盐酸回流可得到两个物质B（C7H5O2Cl）和 C（C7H10NCl）。B 与 NaHCO3溶液反应放出 CO2。C 与 NaOH 反应后，再和 HNO2作用得黄色油状物，与苯磺酰氯反应生成不溶于碱的沉淀。当 C 与过量CH3Cl 加热反应时，得一带有芳环的季铵盐。推出 A、B、C 的可能结构式。参考答案参考答案第第一题（题（12 分）分）1H3O2SbF6（2 分）H2O2HFSbF5H3O2SbF6（1 分）2H3OSbF6（2 分）3SH3SbF6（2 分）H2SHFSbF5SH3SbF6（1 分）4NH4HOO（2 分）H2O2NH3NH4HOO（1 分）5H2O2既是酸又是碱，H2S 是一种碱（1 分）第第一题（题（12 分）分）1Cathode：LiMO2Li1xMO2xLixeAnode：nCxLixeLixCn正反应为充电、逆反应为放电反应。（4 分）2O：立方面心密堆积；Li 和 M 占据八面体空隙；（1 分）以氧为顶点的一个晶胞表示如下：（2 分）3（3 分）4锂活泼，易与电解质反应，形成锂的枝状晶体，导致电池被侵蚀或爆炸。（1 分）还可用低熔点的金属如 Si，Bi，Pb，Sn，Cd 等与锂掺杂形成金属合金，或用电解质如液体电解质 LiPF6，LiBF6，LiAsF6及 LiOSO2CF3）用有机溶剂不能含水)，以及固体电解质等。（1 分）第第一题（题（10 分）分）1Al3和 O2是满壳层电子结构，能隙大，电子不易激发，故无色；（2 分）掺入的 Cr3是过渡金属，具有 3d 电子，在晶体中置换部分 Al3形成较低的激发态能级，两个强吸收带分别吸收黄绿色及蓝色的光，只有红光透过，因而掺 Cr3的刚玉呈绚丽的红色，称为红宝石。（3 分）2（4 分）Y 的 O 的配位数为 6，O 的 Y 配位数为 4。（1 分）第第一题（题（8 分）分）1PtCl22KCl2Et2SPt(Et2S)2 Cl22KCl（2 分）Cl SEt2 Cl Pt Cl Pt Cl SEt2 SEt2 SEt2 顺式 反式 （各 0.5 分）22PtCl22KCl4Et2SPt(Et2S)4PtCl44KCl（3 分）Pt(Et2S)4PtCl42AgNO3Ag2PtCl4Pt(Et2S)4(NO3)2（2 分）第第一题（题（10 分）分）1Pd(NH3)2Cl22HCl(NH4)2PdCl4（2 分）26ClO310NH43Cl25N218H2O4H（2 分）钯以 H2PdCl4形式存在（1 分）3H2PdCl44NaOHPd(OH)24NaCl2H2O（2 分）过量 NaOH 与部分 Pd(OH)2发生反应：Pd(OH)22NaOHNa2Pd(OH)4（2 分）4Pd(OH)22HClPtCl22H2O（1 分）第第一题（题（10 分）分）1A：2(对-异丁基苯基)丙酸 或：布洛芬 B：2,4-戊二酮 或：乙酰丙酮C：-甲基丁二酰亚胺 D：丙酮缩乙二醇（各 1 分）2A：B：C：（各 2CO2C2H5COCH3O=O=分）第第一题（题（10 分）分）1（2.5 分）CH3CH3H+CF3SO3_CH3CH3+CF3SO3H（2.5 分）CH3CH3+CF3SO3HCH3CH2HH+CF3SO3_（生成二电子三中心键）2CH3CH3H+CF3SO3_CH4+CF3SO3CH3（1 分）（1 分）CH3CH2HH+CF3SO3_H2+CF3SO3CH2CH3+CH2=CH2（1 分）（1 分）（1 分）第第一题（题（8 分）分）1熵增加原理适用于孤立系统，而生命系统是一个开放系统，生物进化是一个熵变过程，生物的复杂性（种群系）与熵有关，生物进化的谱系越复杂，熵值就越大。生物的组织化（个体结构）与信息有关。谱系复杂化的分支衍生带来更大的进化突变空间，但是由于生物遗传的制约作用，使实际产生的状态数（种类数）比更大可能产生的状态数少，即实际熵比更大可能熵小。一个进化的生物系列在合适的环境条件下，复杂性（熵）将与组织化（信息）同时增加。因此，生物进化的必然结构是种类越来越多，结构也越来越高级，实际熵与最大可能熵的差也越来越大。从这个角度看，熵增加原理与达尔文进化论不矛盾。（4 分）2肿瘤发生的实质就是在某一时刻机体系统发生了变速熵增的过程，机体对肿瘤产生的抑制能力大大减弱，肿瘤发生率在此过程会提高很多，从而导致肿瘤的发生。由于肿瘤患者的癌细胞在体内扩散，影响着人体的熵增速率，使机体时常处于变速熵增的不可逆过程，即人体内肿瘤的发生一旦达到了一定的混乱度，这种情况是不可逆的，故晚期癌症患者的肿瘤想要治愈是根本不可能的。而初期的肿瘤患者可以治愈是因为熵增加原理不适用于质点数很小的系统。几个肿瘤细胞相对于人体这个大的系统来说，质点数很少，对于人体还不至于构成威胁。所以对于肿瘤的研究，预防是关键。要防治肿瘤的发生，就要阻止熵增不可逆过程的发生。（4 分）第第一题（题（12 分）分）计算过程：先计算出 Na2S2O3标准溶液的浓度；然后用 Na2S2O3标准溶液标定 I2标准溶液的浓度；再根据 I2标准溶液的浓度计算抗坏血酸的质量分数。计算结果：Na2S2O3标准溶液的浓度为 0.05062 mol/L；（4 分）I2标准溶液的浓度为 0.02494 mol/L；（4 分）抗坏血酸的质量分数平均值为 0.2491；（4 分）第第一题（题（8 分）分）A：ClCO=NCH3CO=NCH3Cl（共 3 分，每式 1 分）CO=NCH3ClB：（共 3 分，每式 1 分）CO=OHClC：（2 分)NHCH3HCl