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13【附答案】.pdf

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1、第第 23 届全国高中生化学竞赛（省级赛区）模拟试题届全国高中生化学竞赛（省级赛区）模拟试题 1 181 H 1.008 2 131415 16 172 He4.0033 Li 6.94 4 Be 9.01 5 B 10.816 C 12.01 7 N 14.01 8 O 16.00 9 F 19.0010 Ne20.1811 Na 22.99 12 Mg 24.30 3 4 5 6 7 8 9 10111213 Al 26.9814 Si 28.09 15 P 30.97 16 S 32.06 17 Cl 35.4518 Ar39.9519 K 39.10 20 Ca 40.08 21 Sc

2、 44.96 22 Ti 47.87 23 V 50.94 24 Cr 52.00 25 Mn 54.94 26 Fe 55.8527 Co58.9328 Ni 58.6929 Cu63.5530 Zn65.3831 Ga69.7232 Ge 72.64 33 As 74.92 34 Se 78.96 35 Br 79.9036 Kr83.8037 Rb 85.47 38 Sr 87.62 39 Y 88.91 40 Zr 91.22 41 Nb 92.91 42 Mo 95.96 43 Tc - 44 Ru101.0745 Rh102.9146 Pd106.4247 Ag107.8748 C

3、d112.4149 In 114.8250 Sn 118.71 51 Sb 121.76 52 Te 127.60 53 I 126.9054 Xe131.2955 Cs 132.91 56 Ba 137.33 57-71 72 Hf 178.49 73 Ta 180.95 74 W 183.84 75 Re 186.2176 Os190.2377 Ir 192.2278 Pt 195.0879 Au196.9780 Hg200.5981 Tl 204.3882 Pb 207.2 83 Bi 208.98 84 Po - 85 At - 86 Rn- 87 Fr - 88 Ra - 89-10

4、3 104 Rf - 105 Db - 106 Sg - 107 Bh - 108Hs- 109Mt- 110Ds- 111 Rg- 57 La 138.91 58 Ce 140.12 59 Pr 140.91 60 Nd 144.2461 Pm- 62 Sm150.3663 Eu151.9664 Gd157.2565 Tb158.9366 Dy162.5067 Ho 164.93 68 Er 167.26 69 Tm 168.93 70 Yb173.0571 Lu174.97 89 Ac - 90 Th 232.04 91 Pa 231.04 92 U 238.0393 Np- 94 Pu-

5、 95 Am- 96 Cm- 97 Bk- 98 Cf - 99 Es - 100 Fm - 101 Md - 102No- 103Lr - 第一题： （第一题： （13 分）分） 随着微电子器件的不断小型化，纳米材料的合成，尤其是可以精确控制的合成，成为了人们关心的一个重点。近年来，ZnO 以其独特的性质吸引人们去探索，因而制备新的 ZnO 超细结构受到进一步关注。 某研究小组使用了水热合成法合成了 ZnO 纳米线。具体实验过程为：先将浓度为 0.5molL的六水硝酸锌溶液和无水乙二胺在磁力搅拌下形成均一的前驱体 A，然后加入到聚四氟乙烯容器中，加水填充到总体积的 75。在不断搅拌条件下，适

6、量(28)的氨水缓慢加入到上述溶液中调节 pH 值，继续搅拌约 10min 后，密封反应釜在 180下保温 12h。然后让炉子自然冷却至室温，得到的白色粉末样品分别用去离子水和无水乙醇离心 4 次。最后，在 60的烘1箱中干燥 6 h。 （1）已知反应中六水硝酸锌和无水乙二胺的摩尔比为 1:2，试写出反应方程式并画出 A 可能的结构。 （2）写出加入氨水后的反应方程式。 （3）写出生成 ZnO 的反应方程式。 （4）为什么要保温 12h 并且要自然冷却到室温？ （5）经 X 射线衍射得知该晶体属于六方晶系，a=0.325nm，c=0.521nm；另测得该晶体密度为 5.67g/cm3。试计算每

7、个晶胞中的原子个数，并指出晶格类型。 （6）通过测量得知纳米棒是沿晶体的 c 轴方向生长，长约 0.6um，底面边长为 50nm，那么一个纳米棒中包含多少 ZnO 单元？ （7）在纳米棒中，表面的分子占总分子数的百分比是多少？ （8）普通单晶中表面分子的百分比为多少？假设该单晶为边长为 1cm 的立方体。 （9）这对该物质的性质有何影响？ 第二题： （第二题： （5 分）分） 化合物 A 为红色固体粉末，将 A 在高温下加热得黄色固体 B。B 溶于硝酸得无色溶液 C。向C 中滴加适量 NaOH 溶液得白色沉淀 D，加过量 NaOH 时，D 溶解得无色溶液 E。A 加入酸 2性 MnSO4溶液并

8、微加热，有紫红色溶液生成。 写出 A-E 代表的物质。 第三题： （第三题： （14 分）分） 去年的三聚氰胺事件引起了人们的广泛关注。三聚氰胺的合成是通过在高温下裂解尿素得到的。反应首先是尿素热分解生成氨和另一化合物 A，A 是一种弱酸。之后 A 变成其互变异构体 B，化合物 B 中含有一个羰基。 （1）写出尿素分解的方程式；写出 A 和 B 的 Lewis 结构式 （2）高温下 B 之间互相聚合生成三聚氰胺，写出方程式。解释为什么 A 变成 B 后更容易生成三聚氰胺？压力提高时反应的完全程度升高还是降低？ （3）计算总反应的热效应和自由能变 （4）反应中的两种废气还可以回收并用来制造化肥，

9、试计算反应平衡常数。若两种气体都是1mol 室温下平衡时能生成多少克的化肥？若其中有一个是 2mol 呢？ 已知标况下的热力学数据如下： CO2 NH3 H2O (l) CO(NH2)2NH4HCO3 三聚氰胺 H kJ/mol -393.5 -45.9 -285.8 -333.1 -849.4 -72.4 S J/mol K 213.8 192.8 70.0 104.6 120.9 149.1 G kJ/mol -394.4 -16.4 -237.1 -196.8 -665.9 184.5 第四题： （第四题： （11 分）分） A: D: B: E: C: 3设计和合成具有特定结构和物理功

10、能的分子材料是近年来化学研究的一个重要方向。这类材料在高新技术中有着广泛的应用前景。 分子磁体的研究受到人们广泛的重视。 某含铜 34.58%，含氮 30.50%的配离子 A 是一个很好的分子磁体的前体。 它由 Cu(NO3)2和化合物 B 摩尔比 1:2反应生成。A 与草酰氯 1:1 反应生成 C，C 有顺反两种构型。 （1）已知 A 离子中有一四重旋转轴，试给出化合物 A 的结构式；判断该配体是强场还是弱场？ （2）写出由 A 生成 C 的反应方程式，其中 C 为顺式构型 （3）写出 C 中 Cu 的电子构型；根据杂化轨道理论，C 中 Cu 的杂化方式是什么？ （4）C 的反式结构为一维的

11、链状，试画出结构式 （5）计算磁矩。C 的反式和顺式哪个为更好的磁性材料？ 第五题： （第五题： （8 分）分） 其中 LDA 为位阻很大的强碱，CuCl2为水解的催化剂，产物 B 中无共轭体系。 （1）写出 AD 的结构式 AB C D 4（2）薰衣草醇 D 是否有手性碳原子？若有，则画出其所有立体异构体的结构式。 第六题： （第六题： （10 分）分） （1）用不超过两个碳的原料合成紫罗兰香的成分： （2）写出该化合物的系统命名 （3）画出该化合物的所有立体异构体，并标出构型 第七题： （第七题： （9 分）分） AB C D5注：Bn 为苄基 （1）写出 AD 的结构式 （2）写出生成

12、A 步骤 1 之后生成的中间体，为什么要在 05反应？ （3）生成 B 和 D 的反应类型分别是什么？ 第八题： （第八题： （9 分）分） 写出 AF 的结构式： 第九题： （第九题： （12 分）分） 随着人们环保意识的提高，水质的监测成为了一项十分重要的任务。衡量水质的一个很重要的指标称为水样的“化学需氧量” （COD） ，一般用氧化 1 升水样中还原性物质所消耗的氧化剂的量为指标，折算成每升水样全部被氧化后，需要的氧的毫克数，以 mg/L 表示。 NO2Fe/H+ E CH3OOC2H5EtONa EtOH A CH3I BEtONa,I2 CB1. NaOH2. H+，D F 6CO

13、D 的测定有很多方法，如使用 K2Cr2O7或 KMnO4作为氧化剂，测定一定量水样消耗的氧化剂的量，国标使用的是 K2Cr2O7。具体的做法如下： 1. 称取 1.1230 重铬酸钾定容至 100ml2. 称取约 20g 硫酸亚铁铵溶于 500ml 水，用 10ml 浓硫酸酸化3. 移取 20.00ml 某水样，加入 10.00ml 上述重铬酸钾溶液，加入 30.00ml 硫酸硫酸银混合溶液，加热回流 2 小时。冷却后加入 90ml 去离子水，以亚铁邻二氮菲作指示剂，用亚铁溶液滴定。4. 重复测定两次，同时用 20.00ml 去离子水做空白实验（步骤同上） 。某同学的实验数据如下： 标定亚铁

14、溶液：移取 10.00ml 重铬酸钾标准溶液，3 次分别用去亚铁溶液 19.55ml, 19.53ml, 19.82ml; 测定水样：3 次分别用去亚铁溶液 16.82ml, 16.83ml, 16.85ml; 空白实验平均用去亚铁溶液 19.33ml; （1）水样的 COD 值越_水样污染程度越高。 （2）请计算： 亚铁溶液的浓度 水样的 COD 值（以消耗氧的毫克数表示） 标准状况下滴定到终点时的电极电势 （3）硫酸硫酸银溶液的作用是什么？水样中什么物质会影响该作用？如何处理？ （4）试给出用高锰酸钾做氧化剂的实验方案 第十题： （第十题： （9 分）分） （?(Fe3+/Fe2+)=0.

15、77V,?(Cr2O72/Cr3+)=1.36V） 7我们知道，乙硼烷由于其缺电子的特性会形成 3 中心-2 电子（3c-2e）的特殊化学键，其实很多硼的化合物都会形成这种缺电子的化学键。单质硼有很多种，一般都是由 B12单元组成的。-R12硼具有层状结构，层中每个 B12单元与周围的 B12通过 3c-2e 键相连，B12单元的配位数为 6。 （1）试画出此层状结构，指出其中参与形成 3c-2e 键的原子（指出一组即可） （2）推测以此层状结构为基础堆积形成的晶体的晶胞类型，说明理由 （3）在 NaB12中，B12单元同前所述；但在 YB12中，B12单元变为立方八面体，试解释原因。 （4）

16、这两种 B12存在很多相似的地方，写出 4 种以上两个单元都具有的对称元素。 B12单元 8第第 23 届全国高中生化学竞赛（省级赛区）模拟试题答案届全国高中生化学竞赛（省级赛区）模拟试题答案 第一题： （第一题： （13 分）分） 1. Zn2+2H2NCH2CH2NH2=Zn(H2NCH2CH2NH2)22+ 112. Zn2+4NH3=Zn(NH3)42+ 0.5NH3 + H2O = NH4+ + OH- 0.5 3. Zn2+(任意形式)+2OH=Zn(OH)2 (要配平) 1Zn(OH)2 = ZnO + H2O 1 4. 保温是为了陈化，减少吸附的杂质(1)，自然冷却均是为了减慢

17、晶体生长速度以生成纳米级的沉淀(1)。5. Z=NAV/M=2 1简单六方 16. (600/0.521)*(50.1/0.325)2=2.73*107 17. 总分子数：2*单元数=5.46*107表面分子数：4*(600/0.521*50.1/0.325)+2*(50.1/0.325)2=7.56*105百分比：1.38% 1（有效数字错扣 0.5）8. 方法同上1.17*10-5 % 1 9. 比表面积增大，可以体现出表面的特性，如强的吸附作用（可用作催化剂） ；表面能增大，可以拉伸到很长等。 1 第二题： （第二题： （5 分）分） A: Pb3O4 1 B: PbO 1 C: Pb2

18、+ 1 D: Pb(OH)2 1 E: PbO22- 1 第三题： （第三题： （14 分）分） 1. CO(NH2)2=HOCN+NH3 1A:19B:12. 6HNCOMA + 3CO2 (MA 为三聚氰胺) 1羰基碳的活性更高，更容易被加成 1 升高 1 3. Q=fHm=470.3kJ/mol（列式 1 分，结果 1 分）S=1319.7 J/molK G=H-TS=768.31 kJ/mol （列式 1 分，结果 1 分） 4. G=HTS=124.2kJ/molK=5.761021 (1)反应十分完全，可以生成 1mol，也即 79g 化肥 (1) 一个反应物过量，所以仍然是 1m

19、ol，79g 化肥 (1) 第四题： （第四题： （11 分）分） 1. 2强场12. A+(ClCO)2=CC:23. Ar3d91dsp2 14. 以括号中为基本单元延伸 2 5. B=(1*(1+2)1/2=1.7 B.M.1反式更好，因为排列更紧密，磁密度更高。 1CuNHNH2NHNH2OOCuNHNH2NHNH2OOCuNHNH2NHNH2OONHNH2NHNH2OOCuCu10 第五题： （第五题： （8 分）分） 1. A: 1 B:2C:1D:12. 有1CH3CH3CH3CH2OHHS 型1（未标出构型扣 0.5）CH3CH3CH3CH2HOH R 型1（未标出构型扣 0.

20、5）11第六题： （第六题： （10 分）分） 1. 6 2. 2,6壬二烯醛 23. H5C2CHO Z,Z H5C2CHO E,Z H5C2CHO Z,E H5C2CHO E,E 每个 0.5 第七题： （第七题： （9 分）分） 1. A:1B:2ClClCCHNaCHCHNaNH2CCHNaC2H5ClCCHH5C21.NaNH22.HCHOCH5C2OHCrO3,H2SO4CH5C2OT.M.Lindlar Cat.H212C:1D:12. 1温度高时此物质不稳定，放出大量 N2引起爆炸13. 亲核亲核取代1亲核亲核取代1 第八题： （第八题： （9 分）分） A: 1 B: 1 C

21、: 2 D: 2 E: 1 F: 2 第九题： （第九题： （12 分）分） 1. 高12. (1)19.82 远离其他两个值， 应舍去， 所以亚铁平均消耗为 19.54ml； 重铬酸钾浓度为 0.03817N2+ H2COC2H5O-CH2OC2H5OCH3OC2H5OCH3CH3OC2H5OOOCH3CH3ONH2OCH3CH3ONHOH13M；亚铁溶液浓度为 0.1172M1（若不舍去离群值此处不得分，后面用错误的数据计算正确不重复扣分）(2) 亚铁平均消耗量为 16.83mlCODcr(mg/L)=(10.00ml*C(Cr2O72)*616.83ml*C(Fe2+)*8*1000/2

22、0.00ml=127.1mg/L2（列式 1 分，计算结果 1 分）(3) =1.28V2（列式 1 分，计算结果 1 分） 3. 催化剂，使得氧化更完全。1水中的 Cl-离子会沉淀银离子而影响其作用。 1 在加入催化剂前用 Hg2+除去 Cl-离子。 1（必须给出一种除氯的试剂，否则不给分） 4. 配制标准草酸溶液和标准高锰酸钾溶液，用草酸标定高锰酸钾；0.5取 20.00ml 水样加入 10.00ml 高锰酸钾溶液，加入催化剂加热回流 2 小时；0.5趁热准确加入 20.00ml（或者更多，但必须说到定量 0.5）标准草酸溶液还原所有剩下的高锰酸钾，趁热用高锰酸钾滴定；1（若未使用返滴定扣

23、 1 分）重复 2 次。0.5共 3 分 第十题： （第十题： （9 分）分） 1. 3 红圈为 3c-2e 键，正确画出 1 组即得 1 2. 原子晶体1因为 3c2e 键的本质是共价键，层层之间也可以形成这样的键1（或答混合型晶体 1） 层层之间通过范德华力作用，而层中的 B12 单元是共价键链接 1） 3. Na 原子半径比较小，填充在 B12 单元空隙中不会改变 B12 的形状，而 Y 原子半径很大，填充在空隙中会挤压 B12 从而使其变形14. 对称中心，对称面，C2 轴（二重旋转轴） ，C3 轴，S6 轴（六重旋转反演轴）4 个以上正确得 2 分，每错一个或少一个扣 0.5 分，扣完为止。14