chemistry是什么意思第26届全国高中生化学竞赛(决赛)理论试题答案

2021年1月26日发(作者：shallow)
第
26
届全国高中学生化学竞赛理论试题参考答案及评分标准

2012
年
12
月
1
日

天津

第
1
题（
25
分）

1-1

BiH
3



SbH
3


AsH
3



PH
3














NH
3
> PH
3
> AsH
3
> SbH
3
> BiH
3








1-2

2Mn
2
?
?
5NaBiO
3
?
14H
?
?
2MnO
4
?
?
5Bi
3
?
?
5Na
?
?
7H
2
O


1-3

设计电池

Bi│BiOCl║BiO
+
│Bi
，

lg
K
?
3
?

?
0.17
?
0.32
?
/
0.0592
?

?
7.60


K
sp
?
2.5
?
10
?
8











（
1
分）

（
1
分）

（
1
分）































（
1
分）

（
1
分）




















1-4

1-5





213
83
Bi
?
209
81
Tl
?
?








（
1
分）





（
3
分，
各
1
分）

It
10
?
3
A
?
120 s
?
7
n
?
?
?
4.15
?
10
mol

?
1
3
F
3
?
96500 C
?
mol
4.15
?
10
?
7
mol
?
209 g
?
mol
?
1
V
?< br>?
8.85
?
10
?
6
cm
3

?
3
9.8 g
?
cm
V
8.85
?
10
?
6
cm
3
h
?
?
?
1.25
?
10
?
4
cm

?
2
2
s
2.25
?
?
10
cm


1-6
1-6-1

MeBi(S
2
COMe)
2

（
1
分）

1-6-2

MeBiCl
2
+ 2M(S
2
COMe) = MeBi(S
2
COMe)
2
+ 2MCl (M = Na
、
K)

（
1
分）



或者


MeBiCl
2
+ 2Na(S
2
COMe) = MeBi(S
2
COMe)
2
+ 2NaCl




MeBiCl
2
+ 2K(S
2
COMe) = MeBi(S
2
COMe)
2
+ 2KCl

1-6-3

MeBiCl
2
易水解，因此制备时釆用非水溶剂法。






（
1
分）

1-6-4

不能。
Bi3+
为软酸，因此更容易和软碱（
S
）结合。
La3+
为硬酸，和软碱（
S
）
结合的化合物不稳定。
（或 者答铋为亲硫元素，含硫化合物稳定。
La3+
为亲氧元素、含
硫化合物不能稳定存在 。
）











（
2
分


只有结论无理由不得分）

1-7

因为晶体稳定，故而
Bi
呈

+3
价，
Ge
呈

+4
价，即化合物可写成：x
Bi
2
O
3
?
y
GeO
2



B
晶胞体积：
(10.145×
10
-8
cm)
3
=1.044×
10
-21
cm
3



B
的
M
晶胞
=1.044×
10
-21
cm3 ×
9.22 g
?
cm
-3
×
6.02×
10
23
mol
-1
= 5795 g
?
mol
-1




(209.0 ×
2 + 48.00)
x
+ (72.61 + 32.00)
y
= 5795


题目告知品胞中有两个
Ge
原子，即
y
= 2
，带入上式求得
x
=12


即晶胞含
12Bi
2
0
3
+ 2GeO
2
，所以
B
的化学式为
Bi
12
GeO
20







（
3
分）



同理求得
D
的
M
晶胞

= 4960
第
1
页，共
7
页





由题意，
D
中
Ge
和
Bi
通 过
O
原子相连，而
Ge
位于锗氧四面体中心，化学式为
Bi
4
(GeO
4
)
x
。
按电荷平衡，
每
3< br>个锗氧四面体需
4
个
Bi
3+
平衡，
即
D< br>的化学式为
Bi
4
Ge
3
O
12
。
代入验证，
Bi
4
Ge
3
O
12
式量为
1 244
，
4960/1244 = 4
，
符合题意。
故
D< br>化学式为
B
i4
Ge
3
O
12
。





















（
3
分）

1-8

离子
E
电 荷
+6
，
若
Bi
3+
与
OH
-
组 成比为
1:1
，

E
应包含
3
个
(BiO H)
2+
不会具有立方
体对称性，若
Bi
3+
与
O H
-
组成比为
1:2
，

E
应包含
6个
[Bi(OH)
2
]
+
，可满足对称性要求。
即包含
6
个
Bi
3+
，
12
个
OH
-< br>，
E
的化学式为
[Bi
6
(OH)
12
]< br>6+
。







（
2
分）

6
个
Bi
3+
应该在 六个面心位置，
12
个
OH
-
应处于
12
条棱的中 心。立体结构图如下






















（
3
分）


第
2
题（
9
分）

2-1

己知
(CH
2
)
6
N
4

的

p
K
b
= 8.85
，
M
r[(CH
2
)
6
N
4
] = 140.2
。



(CH
2
)
6
N
4
H
+

的

p
K
a
=5.15


滴定完
Bi
3+
后，溶液中
H
+
的物质的量为



n
(H
+
) = 0.10 ×
0.04750 = 4.8 ×
10
-3
(mol)







pH=5.60
时，
5.60 = 5.15 +
lg
[
(
C
2
H
6
)
4
N
]


?
2
.
8
+
[
(
C
2
H
6
)
4
N
H
]








（
1
分）

（
1
分）

[(CH
2
)
6
N
4
]

+[(CH
2
)
6
N
4
H
]


























（
1
分）


加入的
(CH
2
)
6
N
4
与溶液中
H+
反应生成
4.8×
l0
-3

mol
(C H
2
)
6
N
4
H
+
，过量的
(C H
2
)
6
N
4



为

2.8 ×
4.8 ×
10
-3
= 1.3 ×
10
-2
(mol)










（
1
分）


加入
(CH
2
)
6
N
4

的质量

= (1.3×
10
-2
+ 4.8×
10
-3
) ×
140.2 = 2.5 (g)




（
1
分）


或

pH = 5.60
时，

2
6
)





?
(
C
H
?
5
.
6
0
[
H
]
1
?
0
?
?
?
+
?
?
5
.
1
5
?
5
.
6
0
N
H
4
K
a
?
[
H
]
1
0
?
1
0
6
2
?
.
5
?
1
0
0
?
.
6
2

6
?
6
?
?
7
.
1
1
?
0
?
2
.
5
1
0


n
((CH
2
)
6
N
4
+(CH2)6
N
4
H
+
) = 4.8×
10
-3
/0.26 = 1.8×
10
-2
(mol)


加入
(CH
2
)
6
N
4
的质量

= 1.8×
l0
-2
×
140.2 = 2.5 (g)
2-2

溶液中

Bi
3+

的量为

0.02000 ×
0.02250 = 4.500×
10
-4
(mol)



Bi
3+

的浓度为

4.500×
10
-4
×
209.0/0.02500 = 3.762 (g
?
L
-1
)



溶液中

Pb
2+

的量为

0.02000 ×
0.02280 = 4.560×
10
-4
(mol)



Pb
2+

的浓度为

4.560×
10
-4
×
207.2/0.02500 = 3.779 (g
?
L
-1
)

第
2
页，共
7
页














（
1
分）

（
1
分）

（
1
分）

（
1
分）

第
3
题（
20
分）

3-1
（共

1.5
分）

'
'
'
k
obs
(
T
2
)
E
obs
1
1
E
obs
T
?
T

ln
'
?
(
?
)
?
(
2
1
)

k
obs
(< br>T
1
)
R
T
1
T
2
R
TT
1
2










（
0.5
分）

'
TT
k< br>obs
(
T
2
)
293.2
?
301.2< br>8.285
?
10
?
4
?
3
?
1< br>1
2
E
=
R
(
)ln
'
?
8.314
?
10
?
(
)ln
?
50.19(kJ
?
mol
)


T
2
?
T
1
k
obs
(
T
1
)
301.2
?293.2
4.795
?
10
?
4
'
obs< br>（
1
分）

3-2
（共
9
分）


由

(v)
、
(vii)
式可得


d
[VA]
=
k
1
[β*FeO
P* CBA]+
k
2
[β
*CPBA]

dt









(1)

(2)

(3)

(4)

(5)






（
1
分）

（
1
分）

（
1
分）

（
1
分）

（
1
分）


采用平衡近似，由
(iii)
、
(iv)
、
(vi)
式可得


[FeOP*CBA] =
K
1
[FeP][CPBA]









[β*FeOP*CBA] =
K
2
[FeOP*CBA][ β]=
K
1
K
2
[FeP][CPBA][β]


[β*CPBA] =
K
i
[CPBA][β]











将
(3)
、
(4)
式代入
(1)
式，得


d
[V
A]/
dt
=
k
1
K
1
K
2
[FeP][CPBA][β]+
k
2
K
i
[CPBA][β]




根据物料守恒并将
(3)
、
(4)
式代入，得


[β]
0

= [β]+[β*CPBA]+[β*FeOP*CBA]+[V
A]




=
[β] +
K
i
[CPBA][ β] +
K
1
K
2
[FeP][CPBA][β] + [V
A]




所以
[V
A] = [β]
0
- (1 +
K
i
[CPBA] +
K
1
K
2
[FeP][CPBA])[β]


分）



根据
y = ax + b
，则
dy
dx
?
a
，有

dt
dt


(6)

(7)



（
1
分）

（
0.5
d
[VA]
d
[
β
]
= - (1 +
K
i
[CPBA] +
K
1
K
2
[FeP][CPBA])

dt
dt




(8)

（
0.5
分）




由
(5)
式和
(8)
式可得

?
d
[
β
]
(
k
1
K
1
K
2
[FeP]
?
k
2
K
i
)[CPBA]
?
[
β
]
?
k
obs
[
β
]



dt
1
?
(
K
i
?
K
1
K
2
[FeP])[CPBA]
(
k
1
K
1
K
2
[FeP]
?
k
2
K
i
)[CPBA]

1
?
(
K
i
?
K
1
K
2
[FeP])[CPBA]




(9)


（
1
分）


式中，
k
obs
?






(10)

（
1
分）

3-3
（共

1.5
分）



TT
k
2
(
T
2
)
293.2
?
301.2
2.398
?
10
?
4
?
3
1
2
E
a,2
?
R
(
)ln
?
8 .314
?
10
?
(
)ln
?
52.73(kJ< br>?
mol
?
1
)

?
4
T
2
?
T
1
k
2
(
T
1
)
301.2
?
293.2
1.350
?
10
第
3< br>页，共
7
页