2010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

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 2010 年 9 月 15 日 共 9 页 1 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 （ 2010 年 9 月 15 日 ） 气体常数 R K1 法拉第常数 F 96485 C 阿佛加德罗常数 023 第 1 题 (15 分 ) 1009 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击 48合成的，总共得到 6 个 117 号元素 的 原子 ， 其中 1 个原子经 p 次 衰变得到 270发生裂变； 5 个原子则经 q 次 衰变得到 281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 ） 。 48 249 29420 97 117k n 8 249 29320 97 117k n 每式 1 分，画箭头也得 1 分 。 两式合并 为 23n+U （ 2 分） 1出下 列 结构的中心原子的 杂化轨道类型 ： I( X e( +I(+ 1 分 ） 其他答案不得分。 1 分 ） 其他答案不得分。 1 分 ） 其他答案不得分。 r o h g n b I r g i t e B C N O F g i P K c n o u a s r s r a Y u - 223 226 210 210 222 e r n 元素周期表 b h t L a C e P r N d P m S m E u G d T b D y H o E r T m Y b c T h P a U N p P u A m C m B k C f E s F m M d N o L 4 届全国高中学生化学竞赛（省级赛区）试卷、答案及评分标准 2010 年 9 月 15 日 共 9 页 2 （ 3 分） 1氯一溴二 (氨 基 乙酸根 )合钴 (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。 C lB NC lB rC l NB rC rC l OB rC rC l OB rC rC l NB rC 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 。 （ 10 分） 第 2 题 (5 分 ) 最近我国有人报道，将 0.1 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 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此装置 中 发生的是铜离子和硫离子直接相遇的反应，已知 ( (S/分别为 和 ， 表示反应的标准电动势， n 为 该 反应得失电子数 。 计算 25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。 = S n = 2, 2x( K1K = 1027； （ 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 围内均得满分。 K = 11； 严格的表达式为 K =（ 11） X （ 1 分 ） 2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 。 （ 1 分） 2 报道 未提及硫离子与铜离子相遇 时 溶液 的 现 设 6，写出 反应的 离子 方程式。 + S + 2H+ （ 1 分 ） 将方程式中的 成 即使方程配平了， 也 不得分 。 2对此 实验结果 作一简短评论。 开放式。只要 写出了有一定 合理 性的评论 均可得分。 （ 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 2007 年发表的一篇研究论文给出的碳化硼晶胞简图。 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 2010 年 9 月 15 日 共 9 页 3 3 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 面体中的 1 个原子， 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。 3 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 （未指出位置不得分） 。 3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 后者 尚无中文译名 。 ） 标准答案是 菱方 或 “菱面体 ”(答 “ 三方 ” (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 。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别将 入与 OO 键长相对应的空格中。 O O 键长 112 21 28 49 学式 空 。 （ 2 分） 4配合物 A 和 B 中， 配体与中心金属离子配位。 A 的化学式为 04+，其 OO 的键长为147 B 的化学式为 Co(其 OO 的 键长 为 126 吡啶 ( 四齿配体 (O)=(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 OO 与金属离子间的空间关系） ， 并 分别 指出 A 和 B 中 氧化态。 配合物 A B 结构简 图 C o C 3N H 3H 3 3N H 3N H 3N H 3N H 34 +oP 3H 3 yP 氧化态 +3 +3 结构 简图 第 1 空 2 分，第 2 空 3 分 ， 成直线扣 ， 氧化态每空 。 （ 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 液 中加热溶解，得到 绿色溶液 E。将 适量 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 溶液，得 到 黄色沉淀 H。 5出 A、 B、 C、 D、 E、 F、 G 和 H 的化学式。 或 答 。 （ 1 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 个镜面的面间角为 60o， 其 交线为三重轴。 （ ） 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 对称中心。（ ） （ 共计 5 分） 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 2010 年 9 月 15 日 共 9 页 4 A ( H)4 F 个化学式 E 写 得满分 。 （ 4 分 ） 5出由 E 转变为 F， F 转变 为 G， G 转变 为 H 的 离子 方程式 。 E 转变为 F 4 24238F 转变 为 G 2 7 22 H O G 转变 为 H 2+ 2- +2 7 2 422H每个方程式 1 分 。 E 转变为 F，写 得满分。 （ 3 分 ） 5 中的金属元素 M 可以形成 它们均为 磁性 材料，广泛 用 于 制作磁带和磁盘 。分别写出 M 的价 电子组态。 3 3 （ 1 分） 5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 2(0的 阴离子 结构 ，指出 M 的氧化态。 C r C O O C C O C C C 氧化态 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。 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 和 应得到 易溶于水的白色固态 化合物 Z（分子量 。 6出 由 Q 得到 X 的离子方程式。 6出 X 在水中 的电离 方程 式。 B( + B( + H+ (1 分 ) 6出 X 和甲 醇在浓硫酸存在下生成 E 的化学方程式。 6出 E 燃烧反应的化学方程式。 6出由 E 和 备 Z 的化学反应方程式。 6Z 在水溶液里 的 稳定 性与溶液 关， 大越稳定。 为什么？ H)42 + 3 2 H+ 4 写 (1 分 ) B( + 3 B( + 3 (1 分 ) 2 B( + 9 6 9 (1 分 ) B( + 4 3 (1 分 ) 水溶液的 大， 越低 ， 和 的反应 越难 ， 因而 稳定。 (1 分 ) 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 2010 年 9 月 15 日 共 9 页 5 6年来， 用 Z 和过氧化氢构建一种新型 碱性 电池 已 成为热门 的 研究课题。 该电池放电时， 每摩尔 摩尔电子， 标准电 动 势 大于 2 V。 写出这种电池放电反应 的离子 方程式。 + 4 B( + 4 (2 分 ) 第 7 题 (13 分 ) 分子筛是一种天然或人工合成的泡沸石型水合铝硅酸盐晶体。人工合成的分子筛有几十种，皆为骨架型结构，其中最常用的是 A 型、 X 型、 Y 型和丝光沸石型分子筛，化学组成可表示为p+q) 7 和 的 离子半径 分别为 41 50 140 通过计算 说明 在 水合铝 硅酸盐晶体中 各占据由 氧 构成的何种类型的多面体空隙。 4+2 介于 ， 四面体 3+2 介于 ， 四面体 每个多面体 1 分 ；只答 四面体 而无正确的计算 和说明 ，不得分 。 （ 2 分） 根 据多面体几何学计算 得出结论 ， 只要 正确，亦各得 1 分 。 7述 化学 式中 的 n 等于多少 ？ 说明理由。若 M 为 2 价离子， 写出 m 与 p 的关系 式 。 n 2； 理由： 由 7果知， l)骨架型结构，氧原子被 2 个四面体共用 (p+q) n(p+q) n 2 m 1/2 p n 值和理由各 1 分 ； m 与 p 的关系 1 分 （ 3 分） 通过其他途径推算，结果正确，也得满分 。 7X 光衍射测得 键长 为 160 此数据说明什么？ 如何理解 ？ 实测 键长（ 160小于 的离子半径之和（ 181表明 中已有较大的共价成分 （ 1 分） 。 电价高、半径小，极化力较大，导致了键型变异 （离子键向共价键过渡） （ 1分） （ 2 分 ） 7明 以下事实的原因 ： 硅铝比（有时用 示）越高， 分子筛 越稳定 ； 最小硅铝比 不小于 1。 各 1 分 （ 2 分） 7工合成的 A 型分子筛钠盐，属于立方晶系， 正当 晶胞参数 a 2464 晶胞组成为 将 该分子筛在 05 700 加热 6 小时将结晶水完全除去， 水蒸气 （视为理想气体）。计算该分子筛的密度 D。 硅氧四面体和铝氧四面体无序地按硅铝原子比交替排列。 硅 氧键 ； 若 数超过，必出现铝氧四面体直接相连的情况， 结构中引入不稳定因素，导致骨架强度削弱。 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 2010 年 9 月 15 日 共 9 页 6 n= 1 分 ； x = 216 1 分 ； D = g 2 分 。 （ 4 分 ） 用另外的 算法 ，算 式与结果皆正确（包括有效数字和单位），亦得满分。 第 8 题 ( 6 分 ) 在 25 和 ，向电解 池通入 的恒定电流，阴极（ 0.1 1 出氢气，阳极（ 0.1 1 得到 用 1 的 准溶液滴定产生的 消耗 了 8算 从阴极放出的氢气的体积。 整式计算 ， 算式和结果全对，得满分。分步计算： 氢的摩尔数 算式正确 得 1 分；氢体积 的 算式正确得 1 分，结果 正确 （含单位和有效数字） 各得 1 分 。 （ 4 分 ） 8算电解所 需 的时间 (以小时为单位 )。 811.5 g 分子筛 含 水 量为 5 3 30 0 m T 一个晶胞的质量为 423 23(2207+2590+2697+6144+ 0 +(g)0 0242313638 0 x x： ：216x 分子筛密度为 44323 3 23 10 0 0 16 0 0 (2464 10 ) 阳极反应： s) + 2e 阴极反应： e 1/2 H 2(g) 电池反应： s) 2 + H2(g) 2 1 : 1 络合， 因此，阴极放出的氢气的摩尔数等于阳极 产生的 的摩尔 数 ，即等于消耗的 摩尔 数 ： 22 H n M V 给定条件下的体积为 223 1 10 0 TV p 生成 气需 子，电解所需时间为 31 0 64850 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 2010 年 9 月 15 日 共 9 页 7 计算过程与结果各 1分。 （ 2 分） 第 9 题 (11 分 ) 9 出下列转换中 A、 B、 C 和 D 的结构简式 （ 不要求 标出 手性 ） 。 A ( C 1 4 H 2 6 O 4 ) B ( C 1 2 H 2 2 O 2 ) C ( C 1 2 H 2 4 O 2 ) D ( C 1 2 H 2 2 B r 2 )1 . M g / 苯回 流 1 . L i A l H 4 无 水 醚2 . H 2 O 2 . H 2 O A 每个结构简式 1 分，其他答案不得分 。 (4 分 ) 9出下列两个转换中产物 1、 2 和 3 的结构简式，并简 述 在相同条件下 反应 ， 对羟基苯甲醛只得到一种产物 ， 而间羟基苯甲醛却得到两种产物的原因。 C H C H 3 ( C H 2 ) 1 1 B r , K 2 C O 3丙 酮 ， 回 流1C H 3 ( C H 2 ) 1 1 B r , K 2 C O 3丙 酮 ， 回 流2C H 3+1 1 C H C H 2)11C H 3 3 O (C H 2 )1 1 C H 3 和 2 各 1 分 ； 结构简式 3， 3 分 （ 没有烷氧基只得 1 分 ， 得 1 分 ） 。 若 2， 3 对换，则得分也对换。 其它答案不得分，例如丙酮 自身 缩合不得分。 （ 5 分） 原因： 连在苯环的 烷氧基 对苯环 的对位比对苯环的间位有更强的给电子 共轭效应 （ ） 和 更 弱的吸电子诱导效应 （ ） ，致使羟基间位的醛基比对位的 醛基 有更强的 亲电性 （ ） ，所以在碳酸中国化学会第 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 2010 年 9 月 15 日 共 9 页 8 钾的 弱碱 条件下， 对羟基苯甲醛 与丙酮不发生 缩合反应而 间位羟基 苯甲醛可与 丙酮发生羟醛缩合反应（ ） 。 （ 2 分） 第 10 题 ( 7 分 ) 灰黄霉素是一种抗真菌药，可由 A 和 B 在三级丁醇钾 /三级丁醇体系中合成，反应式如下： ( C 3 C O K / ( C H 3 ) 3 C O H 3H 3 C OC H 3H 3 C OC 3 C O C C C C H+A B 灰 黄 霉 素 C H 3C H 310下面灰黄霉素结构式中标出不对称碳原子的构型。 H 3H 3 C OC 3 3每个 构型 1 分，构型 错误不得分。 （ 2 分） 10出所有符合下列 两 个条件的 B 的同分异构体的结构简式： 苯环上只有两种化学环境不同的氢； 分子中只有一种官能团 。 B 的同