6490-沃斯特
2007
年全国高中学生化学竞赛(省级赛区)试题
(时间:
3
小时
满分:
100
分)
第
1
题(
12
分)
通常,硅不与水反 应,然而,弱碱性水溶液能使一定量的硅溶解,生成
Si(OH)
4
。
1-1
已知反应分两步进行,试用化学方程式表示上述溶解过程。
+
早在上世纪
50
年代就发现了
CH
5
的存在,
人们曾提出该离子结构的多种假设,
然而,
直至
1999
年 ,才在低温下获得该离子的振动
-
转动光谱,并由此提出该离子的如下结构模型:氢原子围绕着
碳原子快速转动;所有
C-H
键的键长相等。
1-2
该离子的结构能否用经典的共价键理论说明?简述理由。
1-3
该离子是(
)
。
A.
质子酸
B.
路易斯酸
C.
自由基
D.
亲核试剂
2003
年
5
月报道,在石油中发现了一种新的烷烃分子,因其结构类似于金刚石,被称为“分子
钻石”
,若能合成,有可能用做合成纳米材料的理想模板。该分子的结构简图如下:
1-4
该分子的分子式为
;
1-5
该分子有无对称中心?
1-6
该分子有几种不同级的碳原子?
1-7
该分子有无手性碳原子?
1-8
该分子有无手性?
第
2
题(
5
分)
羟胺和用同位素标记氮原子(< br>N
)的亚硝酸在不同介质中发生反应,方程式如下:
﹡
NH
2
OH+HN
O
2
→
A
+H
2
O
﹡
NH
2
OH+HN
O
2
→
B
+H
2
O
﹡
﹡
﹡
A
、
B脱水都能形成
N
2
O
,由
A
得到
N
N O
和
NN
O
,而由
B
只得到
NN
O
。
请分别写出
A
和
B
的路易斯结构式。
第
3
题(
8
分)
X-
射线衍射实验表 明,某无水
MgCl
2
晶体属三方晶系,呈层形结构,氯离子采取立方最密堆积
(
ccp
)
,镁离子填满同层的八面体空隙;晶体沿垂直于氯离子密置层的投影图如 下。该晶体的六方
-3
晶胞的参数:
a=363.63pm,c=1766.63pm ;p=2.53g
·
cm
。
﹡
3-1
以“
方式。
-
2+
”表示空层,
A
、
B
、
C
表示
Cl< br>离子层,
a
、
b
、
c
表示
Mg
离子 层,给出三方层型结构的堆积
3-2
计算一个六方晶胞中“
MgCl
2
”的单元数。
2+
3-3
假定将该晶体中所有八面体空隙皆填满
Mg
离子,将是哪种晶体结构类型?
第
4
题(
7
分)
化合物< br>A
是一种热稳定性较差的无水的弱酸钠盐。用如下方法对其进行分析:将
A
与惰 性填料混合
均匀制成样品,加热至
40
0
℃,记录含
A
量不 同的样品的质量损失(
%
),结果列于下表:
利用上述信息,通过作图,推断化合物
A
的化学式,并给出计算过程。
第
5
题(
10
分)
甲苯与 干燥氯气在光照下反应生成氯化苄,用下列方法分析粗产品的纯度:称取
0.25
5g
样品,与
25
mL 4mol·
L
-1
氢氧化钠水溶液在
100 mL
圆底烧瓶中混合,加热回流
1
小时;冷至室温,加入
50 mL20%
硝
酸后,用
25.00mL
0.1000mol·
L< br>-1
硝酸银水溶液处理,再用
0.1000mol·
L
-1
N H
4
SCN
水溶液滴定剩余的硝酸
银,以硫酸铁铵为指示剂,消耗了
6.75 mL
。
5-1
写出分析过程的反应方程式。
5-2
计算样品中氯化苄的质量分数(
%
)。
5-3
通常,上述测定结果高于样品中氯化苄的实际含量,指出原因。
5-4
上述分析方法是否适用于氯苯的纯度分析?请说明理由。
第
6
题(
12
分)
在给定实验条件下,一元弱酸
HA
在苯(
B
)和水(
W
)的分配系数
K
D
=[HA]
B
/[HA]
W
=1.00
。已知水相
和苯相中
HA
的分析浓度分别为
3.05
×
10
-3
和
3.96
×
10
-3
mol·
L
-1
。在水中,
HA
按
HA
?
H
++A
-
解离,
K
a
=1.00
×
10
-4
;在苯中,
HA
发生二聚:
2HA
?
(
HA< br>)
2
。
6-1
计算水相中各物种的浓度及
pH
。
6-2
计算化合物
HA
在苯相中的二聚平衡常数。
6-3
已知
HA
中有苯环,
1.00
gHA
含< br>3.85
×
10
21
个分子,给出
HA
的化学名称。
6-4
解释
HA
在苯中发生二聚的原因,画出二聚体的结构。
第
7
题(
8
分)
KClO
3
热 分解是实验室制取氧气的一种方法。
KClO
3
在不同的条件下热分解结果如下:
已知⑴
K(s)+1/2Cl
2
(g)=KCl(s)
△
H
(1)=-437 kJ·
mol
⑵
K(s)+1/2Cl
2
+3/2O
2
(g)= KClO
3
(s)
△
H
(2)=-398 kJ·
mol
-1
⑶
K(s)+1/2Cl
2
+2O
2
(g)= KClO
4
(s)
△
H
(3)=-433 kJ·
mol
-1
7-1
根据以上数据,写出上述三个体系对应的分解过程的热化学方程式。
7-2
用写
MnO
2
催化
KClO
3
分解制得 的氧气有轻微的刺激性气味,推测这种气体是什么,并提出确认这种
气体的实验方法。
第
8
题(
4
分)
用下列路线合成化合物
C
:
-1
反应结束后,产物中仍含有未反应的
A
和
B
。
8-1
请给出从混合物中分离出
C
的操作步骤;简述操作步骤的理论依据。
8-2
生成
C
的反应属于哪类基本有机反应类型。
第
9
题(
10
分)
根据文献报道,醛基可和双氧水发生如下反应:
为了合成一类新药,选择了下列合成路线:
9-1
请写出A
的化学式,画出
B
、
C
、
D
和缩醛
G
的结构式。
9-2
由
E
生成
F< br>和
F
生成
G
的反应分别属于哪类基本有机反应类型。
9-3
请画出化合物
G
的所有光活异构体。
第
10
题(
12
分)
尿素受热生成的主要产物与
NaOH
反应,得到化合 物
A
(三钠盐)。
A
与氯气反应,得到化合物
B
,
分子式
C
3
N
3
O
3
Cl
3
。< br>B
是一种大规模生产的化工产品,全球年产达
40
万吨以上,我国年生产能力达
5
万吨
以上。
B
在水中能持续不断地产生次氯酸和化合物
C
,因此广泛用于游泳池消毒等。
10-1
画出化合物
A
的阴离子的结构式。
10-2
画出化合物
B
的结构式并写出它与水反应的化学方程式。
10-3
化合物
C
有一个互变异构体,给出
C
及其互变异构体的结构式。
10-4
写出上述尿素受热发生反应的配平方程式。
第
11
题(
12
分)
石竹烯(
Caryophyllene,C
15
H24
)是一种含双键的天然产物,其中一个双键的构型是反式的,丁香花
气味主要是由它引 起的,可从下面的反应推断石竹烯及其相关化合物的结构。
反应
1
:
反应
2
:
反应
3
:
反应
4
:
石竹烯异构体—异石竹烯在反应
1< br>和反应
2
中也分别得到产物
A
和
B
,而在经过反应< br>3
后却得到了产物
C
的异构体,此异构体在经过反应
4
后仍得 到了产物
D
。
11-1
在不考虑反应生成手性中心的前提下,画 出化合物
A
、
C
以及
C
的异构体的结构式;
11-2
画出石竹烯和异石竹烯的结构式;
11-3
指出石竹烯和异石竹烯的结构差别。
2007
年全国高中学生化学竞赛(省级赛区)试题
答案及评分标准
第
1
题(
12
分)
1-1
Si + 4OH
?
= SiO
4
4 ?
+ 2 H
2
(
1
分
)
SiO
4
4 ?
+ 4H
2
O = Si(OH)
4
+ 4OH
?
(
1
分
)
若写成
Si + 2OH
?
+ H
2
O = SiO
3
2?
+ 2 H
2
SiO
3
2?
+ 3H
2
O = Si(OH)
4
+ 2OH
?
,也得同样的
分。但写成
Si + 4H
2
O = Si(OH)
4
+ 2H
2
不得分。
写不写
↓ (
沉淀
)
和
↑ (
气体
)
不影响得分。
1-2
不能。
(
1
分
)
经典共价键理论认为原子之间通过共享电子对而成键。
C
为第二周期元素,只有
4
个价层轨道,最
多形成
4
个共价键。
(
1
分
)
3
理由部分:
答
“
C
原子无
2d
轨道,
不能形成
sp
d
杂化轨道
”
,
得
1
分;
只答
“
C
原子没有
2d
轨道
”
,
得
0.5
分;只答
“
C
原子有
4
个价电子
”
,得
0.5
分;答
CH
5
+
中有一个三中心二电子键,不得分
(
因按三
中心二电子 键模型,
CH
5
+
离子的
C-H
键不等长
)
。
1-3
A
或
质子酸
(
多选或错选均不得分。
) (
2
分
)
1-4
C
26
H
30
(
分子式不全对不得分
) (
2
分
)
1-5
有
(
1
分
)
1-6
3
种
(答错不得分)
(
1
分
)
1-7
有
(
1
分
)
1-8
无
(
1
分
)
第
2
题(
6
分)
(
每式
3
分
)
对每一式,只写对原子之间的连接顺序,但未标对价电子分布,只得
1
分;未给出立体结构特征不
扣分;未标出同位素符号不扣分,但
B
中将星号标错位置扣
0.5
分。
第
3
题(
10
分)
3-1
·
·
·
AcB CbA BaC A ·
·
·
(
5
分)
-
大写字母要体现出
Cl
层作立方最密堆积的次序,
镁离 子与空层的交替排列必须正确,
镁离子层与氯
离子层之间的相对位置关系(大写字母与小写字母 的相对关系)不要求。必须表示出层型结构的完整周
期,即至少写出包含
6
个大写字母、
3
个小写字母、
3
个空层的排列。若只写对含
4
个
大写字母的排列,如
“
·
·
·
AcB CbA ·
·
·
”
,得
2.5
分。
3-2
(
3
分)
Z
的表达式对,计算过程修 约合理,结果正确
(
Z
=3.00
—
3.02
,指出单元数 为整数
3)
,得
3
分。
Z
的
表达式对,但结果错,只得
1
分。
3-3
NaCl
型
或
岩盐型
(
2
分)
第
4
题(
7
分)
根据所给数据,作图如下:
6490-沃斯特
6490-沃斯特
6490-沃斯特
6490-沃斯特
6490-沃斯特
6490-沃斯特
6490-沃斯特
6490-沃斯特
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