2023年全国高中学生化学竞赛理论试题.pdf

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1、第 25届全国高中学生化学竞赛理论试题2 0 2 3 年 1 2 月 3 日长春 竞赛时间4小时，迟到超过3 0分钟者不能进考场。开始考试后30分钟内不得离场。时间到，把试卷和答卷装入信封，放在桌面上，听到指令后方可离开考场。试卷已装订成册，不得拆散。所有解答必须写在答卷上指定的方框内，写在试卷上无效。.用黑色墨水笔或黑色圆珠笔答题，不得携带任何其他纸张进入考场。若需要草稿纸，可举手向监考老师索取。将营号写在试卷首页和每页答卷指定位置，否则无效。允许使用非编程计算器以及直尺等文具。不得携带铅笔盒、通讯工具入场。HI.008相 对 原 子 质 量He4.003L i6.941Be9.012B10

2、.81C12.0 1N14.0101 6.00F19.00Ne20.18Na22.99Mg24.31Al26.98Si28.09P30.97s3 2.07Cl35.45Ar39.95K39.10Ca40.08Sc44.96Ti47.88V50.94Cr52.00Mn54.94Fe55.85Co58.93Ni58.69Cu63.55Zn65.39Ga6 9.72Ge72.61A s74.92Se78.96Br79.90Kr83.80Rb8 5.47Sr87.62Y88.91Zr91.22N b92.91Mo95.94Tc98Ru101.1Rh1 02.9Pd106.4Ag107.9Cd112.4

3、In114.8Sn1 18.7Sb121.8Te127.6I1 26.9Xe1 31.3Cs132.9Ba137.3La-LuHf1 78.5Ta1 80.9W183.8Re186.2Os190.2Ir192.2Pt195.1Au197.0Hg200.6T 1204.4P b2 0 7.2Bi209.0Po210At2 10Rn2 22第 1题(13分)同族金属A,B,C具有优良的导热、导电性能，若 以 I 表达电离能，11最低的是B,(I +L)最低的是A,(I 1+I2+b)最低的是C o1-1 同族元素D,E,F(均为非放射性副族元素)基态原子的价层电子组态符协议一个通式，在元素周期表中

4、,位置在A、B、C 所在族之前，请给出D、E、F 的元素符号及价层电子组态的通式。1-2 元素A 存在于动物的血蓝蛋白中，人对A 元素代谢紊乱可导致W i Iso n 病。(1)A2+硫酸盐在碱性溶液中加入缩二胭HN(CONH2)2会得到特性的紫色物质，该物质为-2价的配位阴离子，具有对称中心和不通过A 的二重旋转轴，无金属一金属键，请画出该阴离子的 结 构(A 必须写元素符号，下同)。(2)通过A2+与过量的丁二酮月亏形成二聚配合物,实现了 A2+的平面正方形配位向A2+的四方锥形配位转化，请画出该配合物的结构(丁二酮月亏用C N 表达)。1 -3 用 B+的标准溶液滴定KCI和 KSCN的

5、中性溶液,得到电位滴定曲线，其拐点依次位于M、N、P 处。(1)请分别写出在M、N、P 处达成滴定终点的离子反映方程式。(2)在 N 处的物质是无支链的聚合物，请至少画出三个单元表达其结构。1-4 元 素 C 的单质与单一的无机酸不起作用，但可溶于王水。C与。2和巳作用制得化合物X,在 X 中 C 的质量分数为57.43%,X 的结构与1962年N.Bar I ett开创性工作的产物极为相似,通过推演给出X 的化学式。第 2 题(12分)化合物A 为非放射性主族元素M 与氧的化合物，将 1 3.7 1 2gA与过量热稀硝酸充足反映后，得到不溶物B 和溶液C,将 B 洗净后与过量草酸混合，加入过

6、量稀硫酸并充足反映,生成的气体所有通入过量的熟石灰溶液中，得到4.0 0 4g不溶物质。控制温度,M 的单质与氧反映，生成具有较强氧化性的D,D 含氧10.3 8%。2-1 通过计算给出D 的化学式。2-2 通过计算给出A 的化学式。2-3 给 出 B在硫酸溶液中与草酸反映的离子方程式。2-4 图 2示出M的一种氧化物的晶体结构，写出该氧化物的化学式，简述推理过程。图 2 M的一种氧化物的晶体结构第 3题(1 0分)一容积可变的反映器，如图3所示，通过活塞维持其内部压力由于恒外压相等。图 3 容积可变的反映器示意图在恒温、有催化剂条件下，反映器内进行如下反映N2(g)+3 H 2(g)=2 N

7、 H：,(g)3-1 若平衡时，反映器的容积为1.0 L,各物质的浓度如下：现向平衡体系中注入4.0 m o l N 2。试计算反映的平衡常数K c 和反映商Q c,并由此判物质N2H2NH3c/(m o l-1-1)0.1 10 .1 40.7 5断反映将向什么方向进行。3-2 若平衡时，反映器的容积为V,各物质的浓度分别为c(N?),C(H2)和 c(NH3),现向平衡体系中注入体积为XV的N2(同温同压)。设此条件下1 m o l气体的体积为V o,试推导出 Qc的表达式，并判断反映方向。第 4 题(1 3 分)4-1 硅酸根基本结构单元是硅氧四周体(SiO4),可以用三角形表达硅氧四周

8、体的平面投影图形，三角形的顶点代表一个。原子，中心是S i和一个顶角。的重叠。若干硅氧四周体可以连接成层型结构，如图4 1(a)所示，两个硅氧四周体共用一个氧原子，又可以将其简朴地表达为图4一1 (b),每一种层型结构可以用交于一点的n 元环及环的数目来描述,例如图4-1(b)可以描述为 63。图 4-1(。至(11)给出在沸石分子筛中经常见到的二维三连接层结构，图 4-1(c)和图4-1(d)可分别描述为4.8 2和()(6.82)。试将对图4-1(e)至(h)的描述分别写答卷上。图 4-1 几种层型硅酸根结构的图示方法4-2 分子筛骨架中存在一些特性的笼型结构，见图4-2.笼型结构是根据构

9、成它们的多面体的各种n 元环进行描述的。例如图4-2(a)所示的笼可以描述为4 5.5、而图4-2 (b)的笼可以描述为46.62.63。试将对图4-2(c)至图4-2(h)的描述写在答卷上。图 4-2分子筛骨架中存在的一些特性笼型结构4-3 分子筛骨架中的笼型结构可以采用下述方法画出:将最上一层放在平面图的最内圈，下一层放在次内圈，依此类推,直到最底层放在平面图的最外圈。图中各原子之间的连接关系、各种环及其位置当然要与笼型结构中保持一致。例如图4-3(a)所示的笼，可以表达为图 4-3(a)。图4-3(b)至 图 4-3(d)结构不完整地图示在图4-3(b)至 图 4-3 (d,)，即只给出

10、了结构的最上层和最下层的图示，试在答卷上画出完整的平面图。0ooO图4-3 几种笼型结构及图示(或不完整图示)第 5 题(14分)高温条件下反映机理的研究一直是化学反映动力学的基本课题，195 6年的诺贝尔化学奖获得者在该领域做出过杰出的奉献。科研工作者研究了 1000K下丙酮的热分解反映并提出了如下反映历程：C H3co C H 3 -A CH3-+CH3 C 0-351KJ-mol-1C H3co CH3-+COa(2)=42KJmo|TCH3-+CH3coeH3%C H4+CH3COCH2-=6 3 KJ-m ol-1C H3C O C H”&AC W+C H2co=200KJ-mor1

11、C H 3-+CH3COCH 2-k5 C 2H5C 0 CH3Ea(5)=21KJ-mor1(1)Ea(1)=(2)E(3)Ea(3)(4)Ea(1)(5)5-1 上述历程是根据两个平行反映而提出的,请写出反映方程式。5-2 实验测得1 0 00K下热分解反映对丙酮为一级反映，试推出反映的速率方程。提醒:消耗丙酮的重要基元环节是反映(3);可忽略各基元反映指前因子的影响。5-3 根据5-2推出的速率方程，计算表观活化能。5-4 分解产物中CH 可以和水蒸气反映制备H2:CH4(g)+H2O(g)-3H 2(g)+to g)武试根据下表数据计算该反映在298K时 和 平 衡 常 数，并指出平衡

12、常数随温度的变化趋势。相关物质热力学数据(298K)物质/KJ-m 0 I1/J-mo 1CH4(g)-7 4.4186.3H?O(g)-241.8188.8H2(g)01 30.7CO(g)-110.51 9 7.7H?0(l)-285.86 9.9第 6 题（8 分）甲酸和乙酸都是重要的化工原料。移 取 20.0 0 m l甲酸和乙酸的混合溶液，以 0.1000mol,】1N aO H 标准溶液滴定至终点，消耗25.00 m 1。另取2 0.00ml上述混合溶液，加 入 50.00m l 0.0 2 500moH-iKMnC）4强碱性溶液，反映完全后，调节至酸性，加入40.00ml0.02

13、000moHFe2+标准溶液,用上述KMnCU标准溶液滴定至终点，消耗24.0 0mL6-1 计算混合溶液中甲酸和乙酸的总量。6-2 写出氧化还原滴定反映的化学方程式。6-3 计算混合酸溶液中甲酸和乙酸的浓度。第 7 题（1 8 分）20 2 3 年，S c o tt等人初次完毕了的C6。化学全合成，该成果为此后合成更多和更丰富的C6。衍生物带来了也许。下面是其全合成的路线（无机产物及副产物已略去）。7-1 写出上述合成路线中a、b、c 和 d 所相应的试剂或反映条件。7-2 画出上述合成路线中中间体AI 的结构简式。7-3 写出中间体J 的对称元素。7-4 给出从中间体I到 J 的反映机理。第 8 题（1 2 分）最近的研究表白，某种新型的服盐离子液体（GIL）对 M i chael加成反映有很好的催化活性，进一步的研究表白G IL还具有一定的碱性。以下是某研究小组运用G IL为催化剂，合成多官能团化合物H 的路线：(H)8-1 画出A 和 C 的结构简式。8-2 画出B、D、F 和 G 的结构简式。8-3 给出从中间体E 到 F 的反映机理。8-4 从周环反映的角度看，反映中间体G 转化为目的产物需通过一次 迁移，其驱动力为。