中国化学会2021年全国高中学生化学竞赛（省级赛区）模拟试题2.pdf
1中国化学会 2021 年全国高中学生化学竞赛（省级赛区）模拟试题（2021 年年 9 月月 16 日日 9：00 - 12：00 共计共计 3 小时）小时）竞赛时间竞赛时间 3 3 小时。迟到超过半小时者不能进考场。开始考试后小时。迟到超过半小时者不能进考场。开始考试后 1 1 小时内不得离场。小时内不得离场。时间到，把试卷时间到，把试卷( (背面朝上背面朝上) )放在桌面上，立即起立撤离考场。放在桌面上，立即起立撤离考场。试卷装订成册，不得拆散。所有解答必须写在指定的方框内，不得用铅笔填写。试卷装订成册，不得拆散。所有解答必须写在指定的方框内，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。草稿纸在最后一页。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处。处。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。 1.008Zr NbMo Tc RuRhPdAgCdInSnSbTe I Hf TaW Re OsIrPt AuHgTl PbBiPoAtAc-LrHLiBeBCNOFNaMgAlSiPClSKCaScTiVCrMnFeCoNiCuZnGaGeAsSeBrRbCsFrSrBaRaYLa Lu-6.9419.01222.99 24.3139.1040.0885.47 87.62132.9137.3223 22644.96 47.8850.94 52.00 54.94 55.85 58.9363.5558.6965.3910.8126.9869.7212.0128.0972.61114.8204.4118.7207.2112.4200.6107.9197.0106.4195.1102.9192.2101.1190.298.91186.295.94183.992.91180.991.22178.588.9114.01 16.0019.0030.9774.92121.8209.032.0778.96127.6210210210126.979.9035.454.00320.1839.9583.80131.3222HeNeArKrXeRn-RfDbSgBhHsMt第第 1 题题随着社会的不断发展，黄金得到了越来越广泛的应用。现在，金（Au）因它某些良好的物理性能，也成为了高新技术领域中的重要工业金属。金从一种“皇家金属”到“货币金属”再到“工业金属”，它的应用贯穿了整个人类文明史。现代冶金工业开采出的金矿，进行一些必要的预处理后，通常用 浸出金，使金转入溶液。1 写出化学方程式 。2 现代的认识则更加深入，已证明上述过程是一个电化学过程。分别写出它的阳极反应和阴极反应。阳极反应： 。阴极反应： 。3 从前两问可以得出，在浸出过程中可以采取哪些必要措施，以加速金的溶解？（至少写三条）4 对烃类的催化氧化中用到以金/金红石为载体的催化剂。Haruta 首先发现金有效,并数次改进该方法。催化剂中，金原子弥散分布在金红石表面。假设金红石表面一层有 1/2 的金属原子被金替代，计算 10cm2金红石表面（单层）被取代的金原子数。 （金红石属四方晶系，a=4.59,c=2.96）第第 2 题题姓名学校赛场报名号赛区省市自治区2在如下问题中按照题中所提到的性质对物质进行从小到大的排序。a) 按照熔点的大小，从小到大开始排序：Na, Al, Si, S8b) 按照沸点的大小，从小到大开始排序：H2, LiH, CH4, NH3 c) 按照原子半径的大小，从小到大开始排序：Na, Mg, K, Cad) 按照离子半径的大小，从小到大开始排序：F, Na+, Mg2+, Cl- e) 按照电负性的大小，从小到大开始排序：F, Na, Cl, K f) 按照第一电离能的大小，从小到大开始排序：Si, P, S, Clg) 按照键强的大小，从小到大开始排序：N2, O2, Cl2, Br2 h) 按照键角的大小，从小到大开始排序：OF2, SiF4, BF3, XeF4i) 按照被氢氧根离子水解的速率的大小，从小到大开始排序：CH3Br, CH3Cl, CH3F, CH3I第第 3 题题氧化钇，碳酸钡和氧化铜在高温(900 C)下发生固相反应生成超导体 A，其含 13.4%Y, 41.2%Ba 和 28.6%Cu。i) 假设在 A 中未知的元素为氧，试给出 A 的实验式。ii) 给出铜的氧化态。iii) 在 200 C 下热重分析仪中用氢气还原 A，可以使所有铜+3 还原为铜+2，并得到化合物 B。其他的元素均保持价态不变。初始原料重 84.2 mg，则还原后生成化合物 B 的质量为多少？第第 4 题题有机物 A 在浓磷酸中微热发生分解, 形成的气体混合物的密度相对氢为 25, 并且在溶液中不再残留有机物。如果气体混合物通入溴水,体积减少一倍,随后通过碱溶液，气体完全被吸收。确定物质 A, 若已知 A 中的氢原子不能被分辨。1写出所有涉及的反应的方程式。2提出合成物质 A 的方法.3为什么目标物质 A 被广泛应用在有机合成中? 给出一个例子。第第 5 题题酸 A 在标准条件下是白色固体吸湿物质，熔点 62.4。A 是与硫酸类似的物质，包含54.5% 元素 X. X 是主族元素。与硫酸相比, 酸 A 的热的浓溶液可与金属 B 起反应，生成酸 A 的盐 C 和元素 X 的氧化物 D。87.0 g 酸 A 可形成 82.3 g 盐 C。在化合物 C 中，金属 B 的氧化数是+III 。在氧化物 D 中元素 X 的氧化数是+IV。酸 A, 与硝酸相似, 可与盐酸形成混合物, 产物类似于王水。这个混合物能与许多金属反应。与金属 B 的反应产物是水、氧化物 D 和酸 E, 化合物阴离子包含氯元素。化合物阴离子中心原子的氧化数为 III ，并且它的配位数为 4 。3-1 确定元素 X 和酸 A，并通过计算确定元素 B，化合物 C、氧化物 D 和酸 E。3-2 写出 B +A 以及 B + A/HCl 的反应方程式。第第 6 题题Captodiame 是一种镇定剂，多步合成方案如下。最后一步是 G 和 H 的偶联。3G 和 H 的合成方案如下：给出 G-M，试剂 N，副产物 O 的结构。第第 7 题题一种化合物的合成如下：Cu(OH)2 与Au(OH)3 按照摩尔比为3:1进行反应生成A。A的IR谱在3400 cm-1处显示一个强的宽峰。0.541 g(1 mmol) A 在500 C下氢气流中分解生成化合物B和水(0.162 g)。元素分析B中含50.8% Au。a) 一共生成了多少摩尔水？b) 根据上述信息给出A的化学式。c) 给出B的化学式。写出计算过程。第第 8 题题卤素生成一系列互卤化物。其中一个是氯化溴，其在 500C 下分解成单质。在这个温度下，平衡常数为 KC = 32。假设系统中每个物质浓度均为 0.25 mol/L。4a) 给出分解的化学方程式。 b) 用计算证明该混合物不处于平衡态。 c)反应向哪个方向进行？ d)混合物移至平衡时释放了多少功（能量）？e)给出反应的 KP 和 KX值。f)计算按照上述混合物起始达到平衡的各物质的浓度。 第第 9 题题配平下列反应方程式 (1) VO2+ + SO2 VO2+ + SO42 (2) VO2+ + MnO4 +H2O VO2+ + Mn2+ + H+ 25cm3 钒酸铵溶液酸化后，加热至沸，通入过量的 SO2进行反应，过量的 SO2 被煮沸赶出。此溶液需要加入 23.2cm3、2.96molm3 的 KMnO4溶液使之氧化，计算钒酸铵溶液中 VO2+ 的浓度。再另作一次实验：取同样浓度的钒酸铵溶液 10cm3，使之还原到一个价态，然后再用27.8cm3上述浓度的 KMnO4溶液氧化到 VO2+，问钒酸铵中 VO2+被还原到了什么样的氧化态？第第 10 题题化合物A是一种液体，和水在同样温度下沸腾。燃烧分析数据给出:C: 64.8%; H: 13.6%; O: 21.6%.a) 计算化合物A的实验式。b) 估计化合物A的分子式。c) 这个式子含有两种可能的官能团中的一种。指出这两种官能团。化合物A的IR谱图如下:d) 在这个谱图中能确认哪种官能团？e) 画出化合物A可能的结构，并命名。化合物A与酸性高锰酸钾反应生成化合物B。这个新化合物的沸点比A低，它的1H NMR 谱如下:f) 给出化合物B的结构，并归属1H NMR 谱。g) 预测B的IR谱和A的有什么不同？h) 命名化合物B。化合物B的质谱图中含m/e 57和m/e 43的碎片离子。i) 给出碎片的结构。67参考答案参考答案第第 1 题题18 NaCN+4 Au+O2+2 H2O = 4 NaAu(CN)2+4 NaOH2阴极 Au+2CN- Au(CN)2-+e- 阳极 O2+2 H2O+4e-4OH-3加大 CN-浓度，及时导出产物Au(CN)2-以促进平衡移动，密封加压，将金捣碎，溶解的同时不断搅拌。4每个金红石的晶胞的顶面有 1 个金属原子。所以每个金红石的晶胞中有 1/2 个金。每个每个金红石的晶胞表面面积：S0=4.59*2.96=13.57 2因此，金的数目为：N=1/2 * S/ S0=1/2 * 10cm2/13.57 2=3.68*1015第第 2 题题第第 3 题题i) 比1:2:3:7 即YBa2Cu3O7 ii) 氧化态 4-(3+4)/3 = 7/3 Cu = 2.33 iii) 84.2/666.19 = x/658.19 x = 83.19 mg第第 4 题题1A 分解得到的混合气体的摩尔质量为 25 * 2 = 50 g / mol。其中一个气体很有可能是烯烃或炔烃(被溴水吸收)，另外一个为 CO2(能被碱溶液吸收)。可知混合物中气体比例为 1:1 (因为通入溴水体积减少一倍,), 于是我们可以求出第一个气体的摩尔质量: M (gas) = 2 * 50-44 = 56 g / mol, 其为丁烯的分子量。又因为 A 中的氢原子不能被分辨，所以很有可能A 中含有叔丁基，因此，该气体为异丁烯。最后可推出 A 为 Boc2O : 823Boc2O 在有机合成中用于保护氨基。第第 5 题题1X 硒 A H2SeO42B Au C Au2(SeO4)3 D SeO2 E HAuCl46H2SeO4 + 2Au = Au2(SeO4)3 + 3SeO2 + 6H2O3H2SeO4 + 8HCl + 2Au = 2HAuCl4 + 3SeO2 + 6H2O第第 6 题题910第第 7 题题a) 3400 cm-1处的IR吸收是OH的特征。还原A得到0.162 g水，即9 mmol = 9 x 10-3 mol. b) 这暗示出A中含有9摩尔O，可能是以OH存在。根据反应计量比，产物中可能含3摩尔Cu和1摩尔Au。1 mmol A质量为0.541 g，A的分子量应该为541。3 x Mr(Cu) + 1 x Mr(Au) + 9 x Mr(OH) = Mr(A)Mr(A) (3 x 63.43) + 196.97 + (9 x 17) = 540.6因此 A = AuCu3(OH)9 c) 通过题意判断B为AuCu3。计算得B含50.8% Au，满足条件11故 AuCu3第第 8 题题a)2 BrCl Br2 + Cl2b) C2K125, 025.025.0Qc)Q KC 向右d)CKQlnRTG = - 22 kJe)As n = 0 we get: KP = KX = 32平衡浓度:n(BrCl) = 0.25-2y n(Br2) = n(Cl2) = 0.25+y22)y225.0()y25.0(32解方程 : y = 0.0943c(BrCl) = 0.061 mol/Lc(Br2) = c(Cl2) = 0.34 mol/L第第 9 题题(1) 2VO2+ + SO2 2 VO2+ + SO42 (2) 5VO2+ + MnO4 + H2O 5VO2+ + Mn2+ + 2H+c(VO2+)= 5*23.2cm3*2.96kgm3/25cm3 = 1.37*10-2mol/L设被还原的价态为 x：有 n(Vx+):n(MnO4)=5/(5-x)n(Vx+)=1.37*10-2mol/L *10cm3=0.137mmoln(MnO4)= 27.8cm3*2.96molm3=8.23*10-5mol解得x=2故 VO2+被还原到+2 氧化态。第第 10 题题1. a)计算64.8/12.00 = 5.4 13.6/1.00 = 13.6 21.6/16.00 = 1.35摩尔比: C5.4H13.6O1.35实验式：C4H10O 2. C4H10O3. 羟基 OH 醚键 C-O-C4. 羟基 宽峰 3300 cm-15. 1-丁醇1 2-甲基丙醇 2-丁醇 2-甲基-2-丙醇6.triplet 三重峰singlet 单重峰quartet 四重峰7. 在3300 cm-1无吸收因为B中没有OH。在1750 cm-1有吸收由于B中有C=O基团。8. 2-丁酮9.
