全国高中学生化学竞赛省级赛区试题中学教育竞赛题中学教育竞赛题.pdf

2002 年全国高中学生化学竞赛（省级赛区）试题（2002 年 9 月 15 日 9001200 共计 3 小时）题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 总计 满分 5 6 3 6 13 8 8 9 8 10 5 8 11 100 得分 评卷人 竞赛时间 3小时。迟到超过 30分钟者不能进考场。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。允许使用非编程计算器以及直尺等文具。H 1.008 相对原子质量 He 4.003 Li 6.941 Be 9.012 B 10.81 C 12.01 N 14.01 O 16.00 F 19.00 Ne 20.18 Na 22.99 Mg 24.31 Al 26.98 Si 28.09 P 30.97 S 32.07 Cl 35.45 Ar 39.95 K 39.10 Ca 40.08 Sc 44.96 Ti 47.88 V 50.94 Cr 52.00 Mn 54.94 Fe 55.85 Co 58.93 Ni 58.69 Cu 63.55 Zn 63.39 Ga 69.72 Ge 72.61 As 74.92 Se 78.96 Br 79.90 Kr 83.80 Rb 85.47 Sr 87.62 Y 88.91 Zr 91.22 Nb 92.91 Mo 95.94 Tc 98 Ru 101.1 Rh 102.9 Pd 106.4 Ag 107.9 Cd 112.4 In 114.8 Sn 118.7 Sb 121.8 Te 127.6 I 126.9 Xe 131.3 Cs 132.9 Ba 137.3 LaLu Hf 178.5 Ta 180.9 W 183.8 Re 186.2 Os 190.2 Ir 192.2 Pt 195.1 Au 197.0 Hg 200.6 Tl 204.4 Pb 207.2 Bi 209.0 Po 210 At 210 Rn 222 Fr 223 Ra 226 AcLa Rf Db Sg Bh Hs Mt 第 1题（5 分）阅读如下信息后回答问题：元素 M，其地壳丰度居第 12 位，是第 3 种蕴藏最丰富的过渡元素，是海底多金属结核的主要成分，是黑色金属，主要用途：炼钢，也大量用来制作干电池，还是动植物必需的微量元素。1M 的元素符号是 。2M 的最重要矿物的化学式是 。3M 的三种常见化合物是 、和 。第 2题（6 分）用地壳中某主要元素生产的多种产品在现代高科技中占重要位置，足见化学对现代物质文明的重要作用。例如：1计算机的芯片的主要成分是 ；2光导纤维的主要成分是 ：3目前应用最多的太阳能电池的光电转化材料是 ；4 用作吸附剂、干燥剂、催化剂或催化剂载体的人造分子筛大多是一类称为 的化合物；5有一大类化合物，结构独特，兼备无机材料和有机材料双重性能，有耐温、电绝缘性好、难燃、憎水、耐腐蚀等特性，广泛用于航空航天、电子电气、建筑、运输等行业，用于密封、粘合、润滑、涂层、表面活性、防水、防潮，已为现代社会不可替代的新材料。这类材料在分子结构上的特点是 和 。第 3 题（3 分）最近有人用高能26Mg 核轰击Cm 核，发生核合成反应，得到新元素 X。研究者将 X 与氧气一起加热，检出了气态分子 XO4，使 X 成为研究了化学性质的最重元素。已知的 X 同位素如下表所示，上述核反应得到的核素是其中之一，该核素的衰变性质保证了其化学性质实验获得成功。质量数 半衰期 衰变方式 263 1s 释放粒子 264 0.00008s 释放粒子；或自发裂变 265 0.0018s 释放粒子；或自发裂变 266 不详 不详 267 0.033s 释放粒子；或自发裂变 268 不详 不详 269 9.3s 释放粒子 1X 的元素符号是 。2用元素符号并在左上角和左下角分别标注其质量数和质子数，写出合成 X 的核反应方程式（方程式涉及的其他符号请按常规书写）。第 4题（6 分）1汞与次氯酸（摩尔比 11）发生反应，得到 2 种反应产物，其一是水。该反应的方程式为 ；反应得到的含汞产物的中文名称为 。2N2H4在一定条件下热分解，产生 NH3、N2和 H2，后两者摩尔比为 32，写出反应方程式 。3第二周期元素 A 与氢形成的如下化合物中的 AA 键的键能（kJ/mol）：CH3CH3 346，H2NNH2 247，HOOH 207 试问：它们的键能为什么依次下降？第 5题（13 分）六配位（八面体）单核配合物 MA2(NO2)2呈电中性；组成分析结果：M 31.68%，N 31.04%，C 17.74%；配体 A 不含氧：配体(NO2)x的氮氧键不等长。1该配合物中心原子 M 是什么元素？氧化态多大？给出推理过程。2画出该配合物的结构示意图，给出推理过程。3指出配体(NO2)x?/SPAN 4除本例外，上述无机配体还可能以什么方式和中心原子配位？用图形画出三种。第 6题（8 分）化合物 A 俗称“吊白块”，年产量上万吨，主要用于染色工艺，具还原性和漂白性，对热不稳定，有毒。近年报道，我国一些不法商人违章地将 A 添加到米、面、腐竹、食糖等食品中增白，导致多起严重食物中毒事件，如某地曾发生五所学校 400 余名学生食用含 A 食品一次性中毒事件。已知：固体 A2H2O 的摩尔质量为 154g/mol；A 的晶体结构及其水溶液的电导证实 A 是钠盐，每摩尔 A 含 1 摩尔钠离子。A 在水中的溶解度极大，20饱和溶液 A 的质量分数达 45%。A 的制备方法之一是，在 NaOH 溶液中分甲醛与 Na2S2O4（连二亚硫酸钠）反应（摩尔比 11），反应产物为 A 和亚硫酸钠。A 在化学上属于亚磺酸的衍生物，亚磺酸的通式为 RSO2H，R 为有机基团。1画出 A 的阴离子的结构（简）式。2写出上述制备 A 的“分子方程式”。3给出 A 的化学名称。第 7题（8 分）据报道，我国酱油出口因“氯丙醇”含量超标而受阻。1据研究，酱油中的“氯丙醇”的来源可能是酱油原料中的杂质脂肪水解产物甘油的羟基被氯取代的衍生物；另一来源可能是用离子交换树脂纯化水配制酱油，由于交换树脂采用 1，2环氧3氯丙烷（代号 A）作交联剂，残留的 A 水解会产生“氯丙醇”；此外，A 还可能来自包装食品的强化高分子材料。试写出由甘油得到的“氯丙醇”的结构简式和 A水解的反应方程式，反应涉及的有机物用结构简式表示。2在同一个碳上同时有 2 个羟基或者一个羟基和一个氯原子的“氯丙醇”是不稳定的，在通常条件下会发生消除反应，请给出 2 个反应方程式作为例子。第 8题（9 分）化合物 A 和 B 的元素分析数据均为 C 85.71%，H 14.29%。质谱数据表明 A和 B 的相对分子质量均为 84。室温下 A 和 B 均能使溴水褪色，但均不能使高锰酸钾溶液褪色。A 与 HCl 反应得 2，3二甲基2氯丁烷，A 催化加氢得 2，3二甲基丁烷；B 与HCl 反应得 2甲基3氯戊烷，B 催化加氢得 2，3二甲基丁烷。1写出 A 和 B 的结构简式。2写出所有与 A、B 具有相同碳环骨架的同分异构体，并写出其中一种异构体与 HCl能进考场开始考试后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姓名报名号和所属学校必须写下信息后回答问题元素其地壳丰度居第位是第种蕴藏最丰富的过渡元素是海底多金属结核的主要成分是黑色金属主要用途炼钢也大量用来制作干电池还是动植物必需的微量元素的元素符号是的最重要矿物的化学式是的三种常见化合用例如计算机的芯片的主要成分是光导维的主要成分是目前应用最多的太阳能电池的光电转化材料是用作吸附剂干燥剂催化剂或催化剂载体的人造分子筛大多是一类称为的化合物有一大类化合物结构独特兼备无机材料和有机材料双反应的产物。第 9 题（8 分）Xe 和 F2反应，可得三种氟化物，视反应条件而定。下图表述的是将 0.125mol/L Xe 和 1.225mol/L F2为始态得到的生成物在平衡体系内的分压与反应温度的关系。1应在什么温度下制备 XeF2和 XeF4？2Xe 和 F2生成 XeF6和 XeF4，哪个反应放热更多？生成 的反应放热更多。理由：3为有效地制备 XeF2，应在什么反应条件下为好？简述理由。第 10题（10 分）某远洋船只的船壳浸水面积为 4500m2，与锌块相连来保护，额定电流密度为 150mA/m2，预定保护期限 2 年，可选择的锌块有两种，每块的质量分别为 15.7kg和 25.9kg，通过每块锌块的电流强度分别为 0.92A 和 1.2A。计算说明，为达到上述保护船体的目的，最少各需几块锌块？用哪种锌块更合理？为什么？第 11题（5 分）镅（Am）是一种用途广泛的锕系元素。241Am 的放射性强度是镭的 3倍，在我国各地商场里常常可见到241Am 骨密度测定仪，检测人体是否缺钙：用241Am 制作的烟雾监测元件已广泛用于我国各地建筑物的火警报警器（制作火警报警器的 1 片241Am 我国批发价仅 10 元左右）。镅在酸性水溶液里的氧化态和标准电极电势（E/V）如下，图中2.62 是 Am4/Am3的标准电极电势，2.07 是 Am3/Am 的标准电极电势，等等。一般而言，发生自发的氧化还原反应的条件是氧化剂的标准电极电势大于还原剂的标准电极电势。试判断金属镅溶于过量稀盐酸溶液后将以什么离子形态存在。简述理由。附：E(H/H2)0V；E(Cl2/Cl)1.36V；E(O2/H2O)1.23V。第 12 题（8 分）组合化学是一种新型合成技术。对比于传统的合成反应如 ABAB，组合化学合成技术则是将一系列 Ai（i1，2，3，）和一系列 Bj（j1，2，3，）同时发生反应，结果一次性地得到许多个化合物的库（library），然后利用计算机、自动检测仪等现代化技术从库中筛选出符合需要的化合物。今用 21 种氨基酸借组合化学技术合成由它们连接而成的三肽（注：三肽的组成可以是 ABC，也可以是 AAA 或者 AAB 等等，还应指出，三肽 ABC 不等于三肽 CBA：习惯上，书写肽的氨基酸顺序时，写在最左边的总有未键合的氨基而写在最右边的总有未键合的羧基）。1该组合反应能得到多少个三肽的产物库。答：个。2假设所得的库中只有一个三肽具有生物活性。有人提出，仅需进行不多次实验，即可得知活性三肽的组成（每次实验包括对全库进行一次有无生物活性的检测）。请问：该实验是如何设计的？按这种实验设计，最多需进行多少次实验，最少只需进行几次实验？简述理由。第 13题（11 分）离于液体是常温下呈液态的离子化合物，已知品种几十种，是一类“绿色溶剂”。据 2002 年 4 月的一篇报道，最近有人进行了用离子液体溶解木浆纤维素的实验，结果如下表所示：向溶解了纤维素的离子液体添加约 1.0%（质量）的水，纤维素会从离子液体中析出而再生；再生纤维素跟原料纤维素的聚合度相近；纤维素分子是葡萄糖（C6H12O6）的缩合高分子，可粗略地表示如下图，它们以平行成束的高级结构形成纤维；葡萄糖缩合不改变葡萄糖环的结构；纤维素溶于离子溶液又从离子液体中析出，基本结构不变。n4001000 能进考场开始考试后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姓名报名号和所属学校必须写下信息后回答问题元素其地壳丰度居第位是第种蕴藏最丰富的过渡元素是海底多金属结核的主要成分是黑色金属主要用途炼钢也大量用来制作干电池还是动植物必需的微量元素的元素符号是的最重要矿物的化学式是的三种常见化合用例如计算机的芯片的主要成分是光导维的主要成分是目前应用最多的太阳能电池的光电转化材料是用作吸附剂干燥剂催化剂或催化剂载体的人造分子筛大多是一类称为的化合物有一大类化合物结构独特兼备无机材料和有机材料双 表木浆纤维在离子液体中的溶解性 离子液体 溶解条件 溶解度（质量%）C4minCl 加热到 100 10%C4minCl 微波加热 25%，清澈透明 C4minBr 微波加热 57%C4minSCN 微波加热 57%C4minBF4 微波加热 不溶解 C4minPF4 微波加热 不溶解 C6minCl 微波加热 5%C8minCl 微波加热 微溶 表中C4minCl 是 1（正）丁基3甲基咪唑正一价离子的代号，“咪唑”的结构如右上图所示。回答如下问题：1在下面的方框中画出以C4min为代号的离子的结构式。2符号C6min和C8min里的 C6和 C8代表什么？答：和 。3根据上表所示在相同条件下纤维素溶于离子液体的差异可见，纤维素溶于离子液体的主要原因是纤维素分子与离子液体中的 之间形成了 键；纤维素在C4minCl、C4minBr、C4minBF4中的溶解性下降可用 来解释，而纤维素在C4minCl、C6minCl和C8minCl 中溶解度下降是由于 的摩尔分数 。4在离子液体中加入水会使纤维素在离子液体里的溶解度下降，可解释为：。5假设在C4minCl 里溶解了 25%的聚合度 n500 的纤维素，试估算，向该体系添加1.0%?/SPAN 能进考场开始考试后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姓名报名号和所属学校必须写下信息后回答问题元素其地壳丰度居第位是第种蕴藏最丰富的过渡元素是海底多金属结核的主要成分是黑色金属主要用途炼钢也大量用来制作干电池还是动植物必需的微量元素的元素符号是的最重要矿物的化学式是的三种常见化合用例如计算机的芯片的主要成分是光导维的主要成分是目前应用最多的太阳能电池的光电转化材料是用作吸附剂干燥剂催化剂或催化剂载体的人造分子筛大多是一类称为的化合物有一大类化合物结构独特兼备无机材料和有机材料双