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09【附答案】.pdf

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1、第第 23 届全国高中学生化学竞赛（省级赛区）模拟试题届全国高中学生化学竞赛（省级赛区）模拟试题 及答案和评分标准 及答案和评分标准 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，把试卷(背面朝上)放在桌面上，立即起立撤离考场。 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，把试卷(背面朝上)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。 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

2、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处。 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。 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。 第第 1 题（题（7 分）分） 1一般的有机物都不溶于水，为什么蔗糖在水中的溶解度如此之大？ 2.（1）As2S3是大家俗称的雌黄，是一种易升华的固体，蒸汽状态下往往二聚成 As4S6。它可由 As4O6和 S 共热制得。请写出化学方程式，并画出 As4S6的结构式。 （2）1,3-二巯基-2-丙醇是治疗砷中毒的特效药，请解释原因。 3

3、. 请解释为何在液体 HF 中存在 HF2-而在稀的水溶液中不存在 HF2-。 4. 泛醌（ubiquinone）又称辅酶 Q（CoQ） ，是生物体内电子传递链中唯一的非蛋白质组分。人体内的泛醌因为有十个异戊二烯链节，被称为辅酶 Q10，结构如右图。 （1）泛醌容易结合到生物膜上，或与膜脂混溶，请解释原因。 1.008Zr NbMo Tc RuRhPdAgCdInSnSbTe I Hf TaW Re OsIrPt AuHgTl PbBiPoAtAc-LrHLiBeBCNOFNaMgAlSiPClSKCaScTiVCrMnFeCoNiCuZnGaGeAsSeBrRbCsFrSrBaRaYLa L

4、u-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.

5、0778.96127.6210210210126.979.9035.454.00320.1839.9583.80131.3222HeNeArKrXeRn相对原子质量RfDbSgBhHsMt 1 （2）请用方程式说明泛醌如何参与生物体内的电子传递。 5. 用含有同位素18O 的叔丁醇与不含同位素的乙酸在无机酸的催化下发生酯化反应，发现生成的乙酸叔丁酯中不含18O，这与高中化学中的酯化反应的机理相矛盾。请解释原因。 第第 2 题（题（7 分）分） 无水硫酸中，存在如下的自偶电离： 正如水的自偶电离常数为 Kw=1.0*10-14一样，H2SO4的自偶电离常数为 K=2.7*10-4 1. 请计算无

6、水硫酸中 H3SO4+的浓度。 硫酸的一级电离近乎完全，而二级电离不是很完全，Ka2=1.29*10-2。 2. 请计算下列溶液中的H+： （1）0.10mol K2SO4溶于体积为 1L 的 0.10mol/L H2SO4中。 （2）0.10mol KHSO4溶于体积为 1L 的 0.10mol/L H2SO4中。 第第 3 题（题（9 分）分） 某非金属 R，可形成诸如 Mg2R 的物质，其与 HCl 反应可得一种常见的盐和一种含 R 高达 87.45的物质 A， A 是一种极易在空气中燃烧的气体并产生常见白色烟状氧化物 B， B 可以和碳、一种刺激性气体 C 反应生成 D，D 的蒸气密度

7、是同温下空气密度的 5.9 倍。D 可以与水发生猛烈地反应，灼烧后仅余粉末状的 B。D 与过量的氨反应完全后得到化合物 E，将 E无氧高温灼烧可得化合物 F。 1. 请写出下列反应的方程式： （1）Mg2R 与 HCl 反应。 （2）B 与碳、C 反应生成 D。 （3）D 与过量氨反应生成 E。 2 2. 写出 F 的化学式，并推测其用途，说明原因。 R 元素的单质及化合物与有机物的反应已经被研究得相当多了。将 R 与铜制成合金（铜为催化剂） ，与溴苯一起密封在旋转的球磨机内，于 230长时间加热，可以获得少量联苯和与联苯等物质的量的一种含 C-R 键的化合物。这种化合物含有三个化学环境相同的

8、 Br，含R 量为 8.14%。 3. 写出上述反应的方程式。 4. 画出含 C-R 键的化合物的结构。 第第 4 题（题（6 分）分） 砷杂苯（C5H5As）可用下述方法合成： 1. 砷杂苯能在空气中被迅速氧化，请写出砷杂苯被氧化后的结构。 2. 砷杂苯能与全氟代-2-丁炔反应，请写出反应的方程式，并由此说明砷杂苯的芳香性是强还是弱，并从理论角度解释芳香性的强弱。 第第 5 题（题（12 分）分） 在不断的搅拌下，向 SeBr4的苯的悬浮液中通入干燥的氨，发生了两个反应，其中一个反应生成了一种常见的单质气体、Se 单质和一种盐，另一个反应除了生成和前一个反应相同的气体和盐外，还可得到某化合物

9、二元环状化合物 A，经测定其分子量在 300 和 400 之间。A物质中一种元素的原子成畸变的四面体构型，另一种元素的原子几乎成一个正方形。A 在NaOH 溶液中会水解生成一种刺激性气体、Se 单质和一种盐。0.125mol A 会在振动或受热的情况下爆炸，生成 5.6L（标态下）气体 B 和 39.48g 单质 C，经测定，C 的分子量在 600和 700 之间。将 C 与 ClF 反应，得到刺激性气体 D 22.4L（标态下）和一种白色固体 F。F溶于 BF3中， 可与 BF31： 1 反应， 得到一价阳离子 K 与一价阴离子 L， L 具有正四面体结构，K 的式量在 300 和 400

10、之间，且具有对称性。 1.请写出 A 的结构式。 3 2.请写出下列反应的化学方程式： （1）向 SeBr4的苯的悬浮液中通入干燥的氨时发生的两个反应。 （2）A 在 NaOH 溶液中水解。 （3）A 爆炸。 3.请用化学方程式解释为什么要将与 SeBr4反应的氨干燥。 4. A 物质的颜色可以跟随温度的变换而变换，请写出一种该物质的用途。 5. 请写出 C 与 ClF 反应的方程式和 F 溶于 BF3后的方程式，K 用结构式表示。 第第 6 题（题（12 分）分） Omeprazole 对胃酸分泌有强而持久的抑制作用。它在治疗胃和十二指肠溃疡的愈合率、症状缓解程度、疗程长短、耐受性和复发率方

11、面均优于传统药物。以下为本品的一个重要中间体的合成路线： 有了这个中间体，就可以用来合成本品： 4 1. 请完成上面的反应框图。 2. 给 F 进行系统命名。 3. 为什么不直接硝化对甲氧基苯胺，而要先形成 H 再硝化？ 第第 7 题（题（10 分）分） 1985 年，英国化学家哈罗德克罗托博士和美国科学家理查德史沫莱等人在氦气流中以激光汽化蒸发石墨实验中首次制得由 60 个碳组成的碳原子簇结构分子 C60。为此，克罗托博士获得 1996 年度诺贝尔化学奖。20 年来，人们对这个分子以及其衍生物进行了相当多的研究，取得了很大的进展。理论上，不破坏 C60的骨架结构，C60最多可以被氢化到 C6

12、0H60。 1. 已知 CO2的生成焓是 -393.5kJ/mol ，C60（s）的生成焓是 -2280kJ/mol，请写出 C60在氧气中完全燃烧的热化学方程式。 2. 已知 C60H60中 C-H 键平均键能是 251.4kJ/mol，仅使用这个数据和 1 中给出的数据，能否计算出 C60H60的燃烧热？简述原因。 3. 忽略 2 中给出的键能信息，我们又已知 C60的完全氢化的氢化热是-902kJ/mol，请计算C60H60的燃烧热。已知 H2的燃烧热 285.8kJ/mol。 5 4. 已知 C60的晶体在常温下是面心立方结构， 该晶体的升华能是 154.1kJ/mol, 请求出晶体中

13、单个 C60与单个 C60之间的相互作用能量大小。 （忽略气体分子间存在的相互作用力， 并且只计算相邻的 C60之间的作用，不相邻的 C60之间作用忽略。 ） 5. C60H60存在多种同分异构体，其种一种只含苯环和饱和碳链（饱和碳链的长度均为两个碳原子） ，分子中存在 C3轴。请画出这种结构。 第第 8 题（题（10 分）分） 1. KMnO4在分析化学中有着广泛的运用， 有很多定量分析的方法就是基于 KMnO4的定量反应建立的，其中有一种就是测定某些有机物的含量。由于 MnO4-离子有很深的紫色，而还原产物 Mn2+几乎无色，所以 KMnO4法的优点之一就是不用额外的指示剂。 现有一份含有

14、甘油和甲酸的水溶液样本。取 V mL 该样本溶液，先以酚酞为指示剂，用浓度为 c1 mol/L 的 NaOH 溶液滴定至终点，消耗 NaOH 溶液 V1 mL。再取 V mL 该样本溶液，加入到碱性的浓度为 c mol/L 的 KMnO4标准溶液 V2 mL 中， 此时 KMnO4是过量的。 待反应完成后，将溶液酸化，此时，上一步中的还原产物 MnO42-将会歧化，同时溶液中会溢出大量CO2气体。接下来向溶液中加入浓度为 c3 mol/L 的 FeSO4标准溶液 V3 mL，将所有高价的Mn 全部还原为 Mn2+。最后，用浓度为 c mol/L 的 KMnO4标准溶液滴定剩余的 Fe2+，消耗

15、V4 mL KMnO4标准溶液。 1. 写出上述实验过程中的所有化学反应方程式（与指示剂相关的除外） 。 2. 分别计算样品中甘油和甲酸的含量，以 mol/L 计。 第第 9 题（题（7 分）分） 乙酰唑胺（Acetazolamide）是一种非典型磺胺衍生物，由于结构与大多数磺胺类药物没有相似之处，所以没有一般抗生素的功效，主要用于治疗青光眼。下图是乙酰唑胺的合成路线： 6 已知 B 的分子式为 C2H3S2N3，D 中含氯元素。 1. 请完成上面的反应框图。 2. 请比较乙酰唑胺，联氨，氨三者的酸性大小，并解释原因。 第第 10 题（题（9 分）分） 下列反应是硝基化合物在增长碳链中的应用（

16、下列反应不考虑顺反异构） 。 1 请写出一分子 与一分子硝基甲烷发生上述反应的方程式。 并给上图中这个反应物进行系统命名。由于分子的不对称性，反应可能会整成一些副产物。写出因此生成的三个副产物，并解释为什么它们不是主要产物。 2. 由于硝基甲烷有三个活性氢原子，丁二烯与硝基甲烷反应时会有两种副产物产生（也就是说多于两个丁二烯分子与一分子硝基甲烷反应） ，请画出它们的结构，并给他们进行系统命名。 第第 11 题（题（11 分）分） 有机物 A（C21H18O6）分子中含有 C3轴，用 HI 处理 A，仅得到一种有机物 B（C7H6O2） 。B可以由 C（C6H6O）和 CHCl3在 10%NaO

17、H 水溶液中加热制得。反应会得到一些副产物 D， 7D 的分子式与 B 相同。 1. 写出 A、B、C、D 的结构式。 （注意立体化学） 2. 指出 B 和 D 哪个的沸点较高，并解释原因。必要时可画图。 3. 完成下列反应框图。 4. 如果用 HCN 代替 HCl 也可以进行上述反应，但实验室中并不这样做，而是把 KCN 溶液缓缓滴入含有硫酸的 G 的乙醇溶液中。请问为什么要采取这样的措施？ 8答案： 第第 1 题题 1. 蔗糖分子中羟基数目比一般的有机物都要多，所以能与水形成很多分子键氢键，因此能很好地溶于水。0.5 分，其他合理解释亦可。 2.（1）As4O6 + 9S=As4S6 +

18、3SO2 0.5 分 As4S6的结构见右图。0.5分 （2）As 半径大，电荷密度低，硬度低，易于与硫结合。且 1,3-二巯基-2-丙醇是二齿配体，由于螯合效应和六元环的影响，它与 As 形成的螯合物很稳定。其余合理解释亦可。1 分 3. 因为液态 HF 中，由于氢键作用存在 HF2-，而在水溶液中，虽然也有氢键，但是由于大量水分子的存在，使每个 HF 更易与 H2O 形成氢键，故不容易形成 HF2-。其余合理解释亦可。1 分 4.（1）泛醌含有很长的脂肪族侧链。0.5 分 （2）如下图。方程式的箭头上 2H+，2e-可写可不写，但是箭头两边的结构必须正确。1 分 5. 酸性环境中叔丁醇容易

19、形成接受质子后失水，形成叔丁基碳正离子，再去进攻羧酸上的氧原子。按照这个机理，生成的酯中不存在18O。叔丁基碳正离子特别稳定，用超共轭效应解释。2 分 第第 2 题题 1. 由电荷守恒，得到H3SO4+=HSO4- K=H3SO4+HSO4- 所以H3SO4+=K0.5=1.6*10-2mol/L 2 分 2. （1）可将该溶液视为 0.10mol/L KHSO4溶液。 2 分 因为 c/Ka2=7.75联氨氨。其余合理解释亦可。 1 分 第第 10 题题 1.反应如下图： 反应物的系统命名：二（2,4-戊二烯基）丙二酸二乙酯 方程式 1 分，命名 1 分 可能生成的副产物如下： 结构式 1

20、分一个 因为这三个分子中存在大环。大环不如五元环稳定。其余合理解释亦可。1 分 2. 副产物结构如下图： 结构式 0.5 分一个 系统命名分别为： 9-硝基-1,6,11,16-十七碳四烯 1 分 9-（2,7-辛二烯基）-9-硝基-1,6,11,16-十七碳四烯 1 分 第第 11 题题 1. A、B、C、D 依次如下（A 中必须表明立体化学结构） ： 13A 结构式 2 分，其余结构式 1 分，A 结构式正确未标或错误标明立体化学结构的，只得一分 2. D 的沸点较高。B 可形成分子内氢键，D 可形成分子间氢键。1 分 3. 如下图。 结构式 0.5 分一个 4. HCN 极易挥发，直接采用 HCN 作反应物不仅会使大量 HCN 挥发，降低 HCN 的利用率0.5 分，还可能造成毒害事故。0.5 分 14