2022年全国高中化学竞赛决赛冬令营理论试题及解答

高中学生化学竞赛（决赛）理论试题

．1．11．杭州

竞赛时间4小时。迟到超过30分钟者不能进考场。开始考试后1小时内不得离场。时

间到，把试卷(背面朝上)放在桌面上，及时起立撤离考场。

试卷装订成册，不得拆散。所有解答必要写在答卷纸指定地方（方框内）

，不得用铅笔

填写，写在其她地方应答一律无效。使用指定草稿纸。不得持有任何其她纸张。

把营号写在所有试卷（波及草稿纸）右上角处，不写姓名和所属学校，否则按废卷论。

容许使用非编程计算器、直尺、橡皮等文具，但不得带文具盒进入考场。

1.008

He

4.003

LiBe

B

C

N

O

F

Ne

6.9419.012

10.8112.0114.0116.0019.0020.18

NaMg

Al

Si

P

S

ClAr

22.9924.31

26.9828.0930.9732.0735.4539.95

KCaScTi

VCrMnFeCoNiCuZnGaGeAsSe

BrKr

39.1040.0844.9647.8850.9452.0054.9455.8558.9358.6963.5565.3969.7272.6174.9278.9679.9083.80

RbSr

Y

ZrNbMoTcRuRhPdAgCdIn

SnSbTe

I

Xe

85.4787.6288.9191.2292.9195.9498.91101.1102.9106.4107.9112.4114.8118.7121.8127.6126.9131.3

CsBa

HfTaWReOsIr

PtAuHgTl

PbBiPoAtRn

132.9137.3

La-Lu178.5180.9183.9186.2190.2192.2195.1197.0200.6204.4207.2209.0[210][210][222]

Fr

Ra

[223][226]Ac-Lr

H

相相相相相相

第1题

A单质和B单质在常温下剧烈反映，得到化合物X。X蒸气密度是同温度下空气

密度5.9倍。X遇过量水剧烈反映，反映完全后混合物加热蒸干，得一难溶物，后者在空气

中经1000oC以上高温灼烧，得到化合物Y。Y在高温高压下一种晶体晶胞可与金刚石晶胞

类比，A原子位置相称于碳原子在金刚石晶胞中位置，但Y晶胞中A原子并不直接相连，

而是通过E原子相连。与过量氨反映完全后得到含A化合物Z。经高温灼烧得化合物G。

X

Z

G是一种新型固体材料。

1-1写出X化学式。1-2写出Y化学式。1-3写出Z化学式。

1-4写出G化学式。1-5你预测G有什么用途？用一两句话阐明理由。

第2题已知：原电池H2(g)|NaOH(aq)|HgO(s),Hg(l)在298.15K下原则电动势E=0.926V

反映H2(g)+1/2O2(g)=H2O(l)

rGm(298K)

=-237.2kJ·mol-1

物

质

Sm(298K)/J·mol-1·K-1

Hg(l)

77.1

HgO(s)

73.2

O2(g)

205.0

2-1写出上述原电池电池反映与电极反映(半反映)。

2-2计算反映HgO(s)=Hg(l)+½O2(g)在298.15K下平衡分压p(O2)和rHm(298.15K)。

2-3设反映焓变与熵变不随温度而变，求HgO固体在空气中分解温度。

第3题超氧化物歧化酶SOD（本题用E为代号）是生命体中"清道夫"

，在它催化作用下

生命体代谢过程产生超氧离子才不致过多积存而毒害细胞：

2O2-+2H+

E

O2+H2O2

今在SOD浓度为co(E)=0.400X10-6mol·L-1，pH=9.1缓冲溶液中进行动力学研究，在常温

下测得不同超氧离子初始浓度co(O2-)下超氧化物歧化反映初始反映速率ro如下：

co(O2-)/mol·L-1

ro/mol·L-1·s-1

7.69X10-6

3.85X10-3

3.33X10-5

1.67X10-2

2.00X10-4

0.100

3-1根据测定数据拟定歧化反映在常温下速率方程r=kc(O2-)n反映级数。

3-2计算歧化反映速率常数k。规定计算过程。

3-3在拟定了上述反映级数基本上，有人提出了歧化反映机理如下：

k1

k2

E+O2-

E-+O2

E-+O2-

E+O22-

其中E-为中间物，可视为自由基；过氧离子质子化是速率极快反映，可以不予讨论。

试由上述反映机理推导出实验得到速率方程，请明确指出推导过程所作假设。

3-4设k2=2k1，计算k1和k2。规定计算过程。

第4题铂配合物{Pt(CH3NH2)(NH3)[CH2(COO)2]}是一种抗癌新药，药效高而毒副作用小，

其合成路线如下：

K2PtCl4

I

A（棕色溶液）II

V

B（黄色晶体）III

C（红棕色固体）IV

D（金黄色晶体）

E（淡黄色晶体）

（I）加入过量KI，反映温度70oC；II）加入CH3NH2；A与CH3NH2反映摩尔比=1:2；III）

（

（

加入HClO4和乙醇；红外光谱显示C中有两种不同振动频率Pt—I键，并且C分子呈中心

对称，经测定，C相对分子质量为B1.88倍；IV）加入适量氨水得到极性化合物D；V）

（

（

加入Ag2CO3和丙二酸，滤液经减压蒸馏得到E。在整个合成过程中铂配位数不变。铂原子

杂化轨道类型为dsp2。

4-1画出A、B、C、D、E构造式。

4-2从目旳产物E化学式可见，其中并不含碘，请问：将K2PtCl4转化为A目何在？

4-3合成路线最后一步加入Ag2CO3起到什么作用？

第5题

业已发现许多含金化合物可以治疗风湿症等疾病，引起科学家广泛爱好。在吡啶

（

N）衍生物2,2'-联吡啶(代号A)中加入冰醋酸与30%H2O2混合溶液，反映完毕后加

入数倍体积丙酮，析出白色针状晶体B（分子式C10H8N2O2）B红外光谱显示它有一种A

。

没有化学键。B提成两份，一份与HAuCl4在温热甲醇中反映得到深黄色沉淀C。另一份在

热水中与NaAuCl4反映，得到亮黄色粉末D。用银量法测得C不含游离氯而D含游离氯

7.18%。C紫外光谱在211nm处有吸取峰，与B213nm特性吸取峰相近，而D则没有这一吸

取。C和D中金配位数都是4。

5-1画出A、B、C、D构造式。

5-2在制备B过程中加入丙酮起什么作用？

5-3给出用游离氯测定值得出D化学式推理和计算过程。

第6题目旳产物C（分子式C11H12O2）可通过如下合成路线合成：

I

II

hn

+

O

O

A

B

III

SmI

2

C

该合成路线波及3个出名有机反映，分别举例简介如下：

反映I是Diels-Alder反映：共轭双烯与烯烃或炔烃共热生成环已烯衍生物，例如：

+

反映II是[2+2]环加成反映：在光照下两分子烯烃可双聚成环丁烷衍生物，举例如下；若分

子内恰当位置有2个C=C键，也有也许发生分子内[2+2]环加成反映，

+

hn

COOCH3

COOCH3

+

hn

反映III是酮还原偶联反映，在二碘化钐等还原剂作用下两分子酮被还原并偶联生成相邻二

醇，例如：

+

O

O

SmI

2

OH

OH

6-1画出A、B、C构造式，请尽量清晰地体现出它们立体构造。

6-2上述合成反映体现了哪些绿色化学特性？

第7题环丙沙星（G）是一种新型广谱抗菌药物，其工艺合成路线如下：

F

Cl

Cl

AlCl3

CH3COCl

NaH

C8H5Cl2FO

C11H9Cl2FO3

A

C2H5OCOC2H5

B

O

O

C15H14Cl2FNO3

NH2

F

COOC2H5

NaOC2H5HC(OC2H5)3

O

F

COOH

N

D

NaOH

Cl

C

Cl

HN

OC2H5

NH

C15H13ClFNO3

H3O

C13H9ClFNO3

N

HN

E

F

G

7-1画出A、B、D、E、F构造式。

7-2为什么由A转化为B需使用强碱NaH而由B转化为C反映使用NaOC2H5即可？

7-3由C转化为D是一步反映还是两步反映？简要阐明之。

高中学生化学竞赛（决赛）理论竞赛试题参照答案及评分原则

第1题

1-1X——SiCl4

1-2Y——SiO2

1-3Z——Si(NH2)4

（5分）

（3分）

（2分）

（2分）

（1分）

（1分）

1-4

G——Si3N4

1-5耐磨材料

耐高温材料

Si3N4是原子晶体，其中Si—N键键能高，键长短，因而该晶体熔点高，硬度大。

（1分）

第2题

2-1电极反映

电极反映

电池反映

2-2

(-)H2(g)+2OH-=2H2O(l)+2e

(0.5分)

(0.5分)

(1分)

(+)HgO(s)+H2O+2e=OH-+Hg(l)

H2(g)+HgO(s)=H2O(l)+Hg(l)

rGm=nFE=-2X96500C·mol-1X0.926V=-178.7X103J·mol-1(1分)

H2(g)+1/2O2(g)=H2O(l)

rGm(2)=-237.2kJ/moL

rGm(1)=-178.7kJ/mol

rGm(3)=rGm(1)-rGm(2)=+58.46kJ/mol(1分)

H2(g)+HgO(s)=H2O(l)+Hg(l)

HgO(s)=Hg(l)+1/2O2(g)

lnKp=-(G/RT)=-(58.46X103J/mol)/[(8.314J/mol·K)X(298.15K)]=-23.60

Kp=