款式的英文全国高中学生化学竞赛试题及答案

2021年1月26日发(作者：safeguard)
中国化学会第
24
届全国高中学生化学竞赛（省级赛区）

试卷、答案及评分标准













题
号

满
分

1
15
2
5
3
7
4
8
5
11
6
8
7
13
8
6
9
11
10
7
11
9
总分

100

评分通则

1.
凡要求计算或推导的，必须示出计算或推导过程。没有计算或推导过程，
即使结果 正确也不得分。

2.
有效数字错误，扣
0.5
分，但每一大题只扣
1
次。

3.
单位不写或表达错误，扣
0.5
分， 但每一大题只扣
1
次。

4.
只要求
1
个答案、而 给出多个答案
,
其中有错误的，不得分。

5.
方程式（不是反应式！
）不配平不得分。

6.
用铅笔解答（包括作图）无效。

7.
使用涂改液涂改的解答无效。

8
.
不包括在标准答案 的
0.5
分的题，可由省、市、自治区评分组讨论决定是
否给分。

9
．答案中红色字为标准答案，而蓝字体（加下划线）为注释语不属于答案。

He

1.008

4.003

O

B

C

N

F

Ne

Li

Be

6.941

9.012

10.81

12.01

14.01

16.00

19.00

20.18

Al

Si

P

S

Cl

Ar

Na

Mg

26.98

28.09

30.97

32.07

35.45

39.95

22.99

24.31

K

Ca

Sc

Ti

V

Cr

Mn

Fe

Co

Ni

Cu

Zn

Ga

Ge

As

Se

Br

Kr

39.10

40.08

44.96

47.88

50.94

52.00

54.94

55.85

58.93

58.69

63.55

65.39

69.72

72.61

74.92

78.96

79.90

83.80

Sn

Sb

Te


I

Xe

Rb

Sr

Y

Zr

Nb

Mo


Tc


Ru

Rh

Pd

Ag

Cd

In

112.4

114.8

85.47

87.62

88.91

91.22

92.91

95.94

98.91

101.1

102.9

106.4

107.9

118.7

121.8

127.6

126.9

131.3

Hf

Ta

W

Re

Os

Ir

Pt

Au

Hg

Tl

Pb

Bi

Po

At

Rn

Cs

Ba

-

La

Lu

[210]


[222]

178.5

180.9

183.9

186.2

190.2

192.2

195.1

197.0

200.6

204.4

207.2

209.0

[210]

[210 ]
132.9

137.3

Fr

Ra

Ds


Rg


Cn


Uut

Uuq

Uup

Uuh Uus

Uuo
[223]

[226]

Ac-Lr

Rf

Db

Sg

Bh

Hs

Mt

H

元素周期表

La Ce Pr Nd Pm Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb Lu
Ac Th Pa U Np Pu Am Cm Bk Cf Es Fm Md No Lr
















气体常数
R
＝
8.31447
J
K
?
1
mol
?
1

法拉第常数
F
＝
96485
C
mol
?
1

阿佛加德罗
常数
N
A＝
6.022142×
10
23
mol
?
1




第
1
题

(15
分
)
1-1
2009
年
10
月 合成了第
117
号元素，从此填满了周期表第七周期所有空格，
是元素周期系发展的一 个里程碑。
117
号元素是用
249
Bk
轰击
48
Ca
靶合成的，
总共得到
6
个
117
号元素的原子，其中< br>1
个原子经
p
次
α
衰变得到
270
Db后发
生裂变；
5
个原子则经
q
次
α
衰变得到< br>281
Rg
后发生裂变。用元素周期表上的
117
号元素符号，写出得 到
117
号元素的核反应方程式（在元素符号的左上角
和左下角分别标出质量数和原子 序数）
。



48
20
294
Ca
?
249
97
Bk
?
117
Uus
?
3n












48
20
293
Ca
?
249
97
Bk
?
117
Uus
?
4n

48
294
293
每式
1
分，画箭头也得

1
分。两式合并为

6
20
Ca
+
6249
97
Bk
=
117
Uns
+
5
97
Uns
+
23n
也
得满分。


（
2
分）

1-2
写出下列结构的中心原子的杂化轨道类型：


Xe
F
F
F
I
F
F

I
+






(C
6
H
5
)
2
Xe

[I(C
6
H
5
)
2
]
+

[(C
6
H
5
)IF
5
]
?

sp
3
d
3
（
1
分）

sp
3
d
（
1
分）

sp
3
（
1
分）

其他答案不得分。

其他答案不得分。

其他答案不得分。




































































（
3
分）

1-3 < br>一氯一溴二
(
氨基乙酸根
)
合钴
(III)
酸根离子 有多种异构体，
其中之一可用如
下简式表示。请依样画出其他所有八面体构型的异构体。

Cl
N
O
Br
N
O
N
Br
Cl
O
N
O
N
O
Br
Cl
O
N









N
O
Cl
Br
NO
N
O
N
O
Cl
Br
N
Cl
O
O
N
Br
O
N
O
N
Cl
Br< br>



O
N
Cl
Br
N
O
N
O
O
N
Cl
Br
Cl
O
N
O
N
Br
O
N
N
O
Cl
Br< br>





每式
1
分。
正确画出
5
个几何异构体，
未画对映体但指明都有对映异构体，
各得
1.5
分。


分）

第
2
题

(5
分
)


最近我国有人报道，
将
0.1 mol L
?
1
的硫化钠溶 液装进一只掏空
洗净的鸡蛋壳里，将蛋壳开口朝上，部分浸入盛有
0.1 mol L
?
1
的氯化铜溶液的
烧杯中，在静置一周的过程中，蛋壳外表面逐渐出现金属铜，同时 烧杯中的溶
液渐渐褪色，并变得混浊。

2-1
设此装置中发生的是铜离子和 硫离子直接相遇的反应，已知
φ
?
(Cu
2+
/Cu)
和< br>φ
?
(S/S
2
?
)
分别为
0.345
V
和

?
0.476
V
，
nFE
?

＝
RT
ln
K< br>，
Ｅ
?
表示反应的标准电
动势，
n
为该反应得失电子 数。计算
25
o
C
下硫离子和铜离子反应得到铜的反应
平衡常数，写 出平衡常数表达式。


Cu
2+
+S
2
?
= Cu + S




n
= 2,

ln
K
= 2
x
96485C mol
?
1
x
(0.345+0.476)V/(8.314 J
K
?
1
mol
?
1
x
298.15K)

K

=
5.82
×
10
27
；



（
1
分）

代入计算式的数值因约化导致计算 结果（
K
）值不同，
K
值的指前因子在
5.60
?
6.93
范围内均得满分。

K

=
[Cu
2+
]
?
1
[S
2-
]
?
1
；



严
格
的
表
达
式
为
K

=
（
[Cu
2+
]
?
1
[S
2
?< br>]
?
1
）
X

c
o
2



（
1
分）

2-2
金属铜和混浊现象均出现在蛋壳外，这意味着什么？


硫离 子可从蛋壳内通过蛋壳上的微孔向蛋壳外扩散
并与铜离子反应生成铜和
硫
，
而 铜离子不能通过蛋壳微孔向蛋壳内扩散。






















两个
要点各
0.5
分。























（
1
分）

2-3
该报道未提及硫离子与铜离子相遇时溶液的
pH
。
现设
pH = 6
，
写出反应的
离子方程式。

Cu
2+

+
H
2
S
=
Cu
+
S
+
2H
+



（
1
分）











将方程式中的
H
2
S
写 成
HS
?
或
S
2
?
，
即使方程配平了，均 不得分。

2-4

请对此实验结果作一简短评论。

开< br>放
式
。
只
要
写
出
了
有
一< br>定
合
理
性
的
评
论
均
可
得< br>分
。



（
1
分）

第
3
题


(
7
分
)
早在
19
世纪人们就用金属硼化物和碳反应得到了碳化硼。它
是迄今已知的除金刚石 和氮化硼外最硬的固体。
1930
年确定了它的理想化学
式。左下图是
200 7
年发表的一篇研究论文给出的碳化硼晶胞简图。

3
-1

该图给出了晶胞中的所有原子，
除
“三原子”
（中
心原子和与其相连的2
个原子）
外，
晶胞的其余原子
都是
B
12
多 面体中的
1
个原子，
B
12
多面体的其他原
子都不在晶胞内 ，
均未画出。
图中原子旁的短棍表示
该原子与其他原子相连。若上述“三原子”都是碳 原
子，写出碳化硼的化学式。


B
4
C

或
CB
4



答
B
12
C
3
得
0.5
分。

























（
1
分


3 -2
该图有什么旋转轴？有无对称中心和镜面？若
有，
指出个数及它们在图中的位置< br>（未指出位置不得
分）
。


有一根
3
重旋转轴（过上述“三原子”的直线）
。













（
1
分



有对称中心，在晶胞中心。
































（
1
分
有

3
个镜面。镜面之一垂直于纸面并通过上述“三原子”
；
3
个镜面的 面

角为
60
o
，其交线为三重轴。































（
1.5

有
3
根
2
重旋转轴，通过镜面 角平分面，与三重轴垂直，交点为对称中












（
1.5
分




















































（共计
5
分

3-3
该晶胞的形状属于国际晶体学联合会 在
1983
年定义的布拉维系七种晶胞
中的哪一种？
（注：
国际晶体 学联合会已于
2002
年改称
Bravais systems
为
lattice
systems,
后者尚无中文译名。
）

标准答案是
菱方或
“
菱面 体
”
(rhombohedral)
，答“三方”
(trigonal)，虽不符合国
际晶体学联合会的推荐性规定，但考虑到国内许多教科书的现状
,
仍 给
0.5
分。
只答
“
素晶胞
”
不得分，答“菱方素 晶胞”不扣分。



















































（
1
分）

第
4
题

(8
分
)


4-1
分别将
O
2
、
KO
2
、
BaO2

和
O
2
[AsF
6
]
填入与O
—
O
键长相对应的空格中。

O
—
O
键长

112 pm
121 pm
128 pm
149 pm
化学式

O
2
[AsF
6
]
O
2

KO
2

BaO
2

每
空
0.5
分
。










（
2
分）

4-2
在配合物
A
和
B
中，
O
2
为配体与中心金属离子配位。
A

的化学式为
[Co
2
O
2
(NH
3)
10
]
4+
，其
O
—
O
的键长为< br>147 pm
；
B
的化学式为
Co(bzacen)PyO
2
，
其
O
—
O
的
键
长
为
1 26
pm
，
Py
是
吡
啶
(C
5
H
5
N)
，
bzacen
是
四
齿
配
体

[C
6
H
5
?
C(O
?
) =CH
?
C(CH
3
)=NCH
2
?
]
2
。
B
具有室温吸氧，加热脱氧的功能，可作
为人工载氧体。
画出A
和
B
的结构简图
（图中必须明确表明
O
—
O
与金属离子
间的空间关系）
，并分别指出
A
和
B
中
Co
的氧化态。

配合
A


B

物

O

4+
H
3
C
CH
3

H
3
N
O
N
NH
3
N
NH
3

H< br>3
N
O
NH
3
Co
Co
结构
HN
Co
O
3
O
O
NH
3
NH
3
简图

Py
NH
3
NH
3
Ph
Ph



Co
的
+3
+3
氧化
态

结构简图第
1
空
2
分，第
2
空
3
分，
O-O- Co
画成直线扣
0.5
分，氧化态每空
0.5
分。









（
6
分）

第
5
题

( 11
分
)

把红热的玻棒插入橙红色固体
A
中，
A
受热后喷射出灰绿色粉
末
B
和无色无味气体
C
。
镁 在
C
中加热生成灰色固体
D
。
B
在过量的
NaOH
溶
液中加热溶解，得到绿色溶液
E
。将适量
H
2
O
2
加入
E
中，加热，得到黄色溶
液
F
。
F
酸化后变为橙色溶液
G
。
向
G
中加入
Pb(NO< br>3
)
2
溶液，
得到黄色沉淀
H
。

5-1
写出
A
、
B
、
C
、
D< br>、
E
、
F
、
G
和
H
的化学式。


B






Cr
2
O
3

C





N
2

D





Mg
3
N
2

A





(NH
4
)
2
Cr
2
O
7

E





NaCr(OH)
4

F





Na
2
CrO
4

G




Na
2
Cr
2
O
7

H





PbCrO
4











每
个
化
学
式
0.5
分



E
写
NaCrO
2
也
得
满
分
。










（
4
分）

5-2
写出由
E
转变为F
，
F
转变为
G
，
G

转变为
H
的离子方程式。

2
?
+
8H
2
O

E
转变为
F






2Cr
?
OH
?
4
+
3H
2
O
2
?
2OH
-
?
2CrO
4
+
2
?
F
转变为
G






2CrO
2-

4
?
2H
?
Cr
2
O
7
?
H
2
O
?
2-
G

转变为
H





2Pb
2+
+Cr
2
O
7
+H
2
O
?
2 PbCrO
4
?
+2H
+




每
个
方
程
式
1
分
。
E
转
变
为
F
，
写
CrO
2
-
配
平< br>，
也
得
满
分
。










（
3
分）

5-3
A
中的金属元素
M
可以形成
M
O
2
和
Zn
M
2
O
4
,
它们均为磁性材料 ，广泛用
于制作磁带和磁盘。分别写出
M
O
2
和
Zn
M
2
O
4
中
M
的价电子组态。

3d
2

，
3d
3



（
1
分）

5-4


A
中的金 属元素
M
可以形成不同形式的羰基化合物或者羰基阴离子，按
照
18
电子规则画出
Na
2
[
M
2
(CO)
10
]
的阴离子结构，指出
M
的氧化态。

OC
OC
O C
Cr
CO
OC
Cr
CO
OC
CO
CO< br>CO
2-
Cr
的
氧
化
态

-1


结
构
式
2
分
，
氧
化
态
1
分



（
3
分）

第
6

题（
8
分）
在我国青海、西藏等地有许多干 涸盐湖盛产一种钠盐
Q
。
Q
为
一种易溶于水的白色固体。
Q
的水溶液用硫酸酸化，得到弱酸
X
。
X
为无色小
片状透明晶 体。
X
和甲醇在浓硫酸存在下生成易挥发的
E
。
E
在空气中 点燃呈
现绿色火焰。
E
和
NaH
反应得到易溶于水的白色固态化合物
Z
（分子量
37.83
）。

6-1
写出由
Q
得到
X
的离子方程式。

B
4
O
5
(OH)
4
2
?
+ 3 H
2
O + 2 H
+
＝
4 H
3
BO
3





写
B
4
O
7
2-
配平的方程式也得满分
。



(1
分
)

6-2

写出
X
在水中的电离方程式。

B(OH)
3

(1
分
)

+
H
2
O
＝

B(OH)
4
?

+
H
+



6-3

写出
X
和甲醇在浓硫酸存在下生成
E
的化学方程式。

B(OH)
3

(1
分
)

+
3
CH
3
OH
＝

B(OCH
3
)
3

+
3H
2
O


6-4

写出
E
燃烧反应的化学方程式。