中国化学会第26()届全国高中学生化学竞赛(省级赛区)试

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中国化学会第26()届全国高中学生化学竞赛(省级赛区)试 中国化学会第26（2021年）届全国高中学生化学竞赛（省级赛区）试中国化学会第26届全国高中学生化学竞赛(省级赛区)试卷（2022年9月2日，900至1200年下面是小编为大家整理的中国化学会第26()届全国高中学生化学竞赛(省级赛区)试 ,供大家参考。

　　中国化学会第26（2021年）届全国高中学生化学竞赛（省级赛区）试

　　中国化学会第26届全国高中学生化学竞赛(省级赛区)试卷

　　（2022年9月2日，900至1200年，共计3小时）

　　竞赛时间3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

　　到达后，将试卷（放在背面的前面）放在桌子上，立即站起来并撤离考场。

　　试卷装订成册，不得拆散。所有解答必须写在站定的方框内，不得用铅笔填写。草稿

　　论文在最后一页。不要拿任何其他纸张。

　　姓名、报名号和所属学校必须写在首页左侧指定位置，写在其他地方者按废卷论。

　　允许使用非编程计算器、尺子和其他文具问题1（7分）

　　1-1向硫酸锌水溶液中滴加适当浓度的氨水至过量，发生两步主要反应。简述实验现象并写

　　给出了两步主反应的离子方程。

　　无色溶液产生白色沉淀，后逐渐溶解

　　（1分，只写白色沉淀物不扣1分，未注明扣0.5分）

　　（1）zn2++2nh3+2h2o=zn(oh)2↓+2nh4+（1分）写成如下形式均给分：zn2++2nh3h2o=zn(oh)2↓+2nh4+

　　[zn（h2o）6]2++2nh3h2o=zn（oh）2↓+2nh4++6h2o[zn（h2o）6]2++2nh3=zn（oh）2↓+2nh4++2h2o（2）zn（oh）2+2nh4++2nh3=[zn（nh3）4]2++2h2o

　　―

　　如果它写为Zn（OH）2+4nh3=[Zn（NH3）4]2++2OH，它也是正确的。例如，产品写为[Zn（NH3）6]2+

　　扣0.5分，因主要产物是[zn(nh3)4]2+

　　1-2化合物[Cu（pydc）（AMP）]3H2O]的组成为c11h14cun4o7。热重分析曲线表明该化合物

　　物受热分解发生两步失重，第一个失重峰在200～250℃，失重的质量分数为15.2%。第二个失重峰在400～500℃，失重后的固态残渣质量为原化合物质量的20.0%。pydc和amp是含有芳环的有机配体。通过计算回答：（1）第一步失重失去的组分。

　　水分子或H2O3水分子或3h2oc11h14cun4o7的分子式量约为377.8，3丢失

　　个水分子，失重质量分数理论值为14.3%。1分（2）第二步失重后的固态残渣是什么，解释理由。cuo或cu2o的混合物（2分）

　　原因：CuO、Cu2O和c11h14cun4o7的配方量分别为79.55、143.1和377.8。如果残留

　　为cuo，则失重质量分数为79.55/377.8=21.1%；若残渣为cu2o，则质量分数为143.1/(377.8×2)=18.9%，实验值为20%介于两者之间，故残渣是两者的混合物。（1分）只答cuo或只答cu2o，只得1分。答cuo和cu混合物，计算正确，理由表述

　　清楚了，也得3分。

　　虽然计算正确，但物质在题设条件下不存在（如乙炔铜、氢化铜等），也可得1分（计算分）。

　　问题2（7点）a和X是两种常见的非金属元素。原子核外的电子数之和为22，价电子数之和为10。在特定条件下，可以形成ax、AX3（普通路易斯酸）、a2x4和a4x4。反应如下：a（s）+3/2x2（g）AX3（g）

　　hg，放电ax3(g)ax(g)+2x(g)2hg+2x(g)hg2x2(g)ax(g)+ax3(g)a2x4(g)4ax(g)a4x4(s)

　　一

　　2-1指出a和x各是什么元素。

　　a:BX:CL得3分，每个得1.5分。2-2a4x4有四个三重旋转轴，每个原子周围有四个原子。绘制a4x4的结构图。

　　（2分）

　　2-3写出化学计量比为1的AX3和ch3mgbr反应方程式∶3.

　　bcl3+3ch3mgbr――>b(ch3)3+3mgbrcl（1分）ax3+3ch3mgbr――>b(ch3)3+3mgbrcl

　　写出BCl3+3ch3mgbr--->b（CH3）3+3/2mgbr2+3/2mgcl2，或2-4写出a2x4与乙醇之间的醇解反应方程式。

　　b2cl4+4c2h5oh―>b2(oc2h5)4+4hcl（1分）a2x4+4c2h5oh―>a2(oc2h5)4+4hx

　　问题3（10分）cuo4溶液与K2C2O4溶液反应得到蓝色晶体。晶体的成分由以下实验确定：

　　―

　　（a）

　　称取0.2073g试样，置于锥形瓶中，加入40ml2mollH2SO4，微热溶解试样，加入

　　―

　　加入30ml水，加热至接近沸腾，用0.02054mol1KMnO4溶液滴定至终点，消耗24.18ml。（b）

　　然后，将溶液充分加热，使淡紫红色变为蓝色。冷却后，加入2gki固体和适量Na2CO3溶解

　　―

　　液体变成棕色并沉淀。用0.04826mol的Na2S2O3溶液滴定，在终点附近加入淀粉指示剂，消耗12.69ml至终点。

　　3-1写出步骤a中滴定反应的方程式。

　　―

　　2mno4+5h2c2o4+6h+==2mn2+10co2↑+8h2o（1分）

　　3-2在步骤B中将溶液从薰衣草变为蓝色的过程中，写出反应方程式。

　　―

　　4mno4+12h+==Mn2++5o2↑+6H2O（2分）

　　3-3用反应方程式表达ki在步骤b中的作用：写出na2s2o3滴定反应的方程式。

　　――

　　ki与cu2+作用：2cu2++5i==2cui↓+i3（1分）3-4通过计算写出蓝色晶体的化学式（原子数取整数）。

　　根据3-1中的反应式和步骤a中的数据，得到以下结果：

　　――

　　n（c2o42）=0.02054mol1×24.18ml×5/2==1.241mmol（1分）。根据3-3中的反应式和步骤B中的数据，我们可以得到：

　　―

　　n（cu2+）==0.04826moll1×12.69ml==0.6124mmol（1分）

　　―

　　n（cu2+）∶n（c2o42）==0.6124mmol∶1.2416mmol==0.4933≈0.5―

　　配位离子的组成为[Cu（c2o4）2]2。（1点）根据电荷守恒，晶体的化学式为K2[Cu（C2O4）2]xH2O

　　―

　　结晶水的质量为0.2073g-0.6124×103mol×m[k2cu（c2o4）2]

　　――

　　==0.2073g-0.6124×103mol×317.8gmol1=0.0127g

　　―

　　n（h2o）=0.0127g/（18.02gmol1）=0.000705mol=0.705moln（h2o）∶n（cu2+）=0.705∶0.6124=1.15x≈1.

　　―

　　或者使用0.6180mmol的n（C2O42）和n（Cu2+）实验数据的平均值来计算水的质量：

　　―

　　0.2073g--0.6180×103mol×m[k2cu（c2o4）2]=0.0109g

　　―

　　n（h2o）=0.0109g/（18.02gmol1）=0.000605mol=0.605mmol（h2o）∶n（cu2+）=0.605∶0.6124=0.989x≈1.

　　其他合理的方式，均给分。

　　二

　　第4题（5分）1976年中子衍射实验证实：trans-[co(en)2cl2]2clhcl2h2o晶体中只存

　　―

　　在3种含钴的a+和cl。x+中所有原子共面，有对称中心和3个相互垂直的镜面。注：en是乙二胺的缩写符号。

　　4-1绘制a+及其立体异构体的结构图。

　　4-2画出x的结构图。

　　+

　　（2分）画成实线扣1分，未写正号不扣分。

　　问题5（8点）从尿素和草酸的水溶液中获得超分子晶体。X射线衍射实验表明，该晶体属于单斜晶系，晶胞参数为a=505.8pm，B=1240pm，C=696.4pm，β=98.13°

　　―

　　分子通过氢键形成二维分子结构，晶体密度为d=1.614gcm3。5-1计算晶体中草酸分子和尿素分子的比例。

　　――

　　细胞体积v=abcsinβ=505.8pm×1240pm×696.4pm×sin98。13°=4.324×1022cm31点

　　――――

　　电池质量=VD=4.324×1022cm3×1.614gcm3=6.979×1022g1点

　　―

　　（1）

　　如果晶胞含有一个草酸分子和一个尿素分子，则质量为2.493×1022g，密度约为

　　―

　　0.577gcm3，不符合测量结果和对称性要求。

　　―

　　（2）

　　如果晶胞含有1个草酸分子和2个尿素分子，则质量为3.490×1022g，密度约为

　　―

　　0.8071gcm3，不符合测量结果和对称性要求。

　　―

　　（3）

　　如果晶胞含有2个草酸分子和4个尿素分子，则质量为6.980×1022g，密度符合

　　测定结果，对称性也满足题意。

　　因此，晶体细胞包含22个草酸分子和4个尿素分子，即两者的比例为1:2。1分钟5-2画一个化学单元的结构，显示其中的氢键。

　　（3分）

　　化学单位：1分。只画出一个草酸分子和一个尿素分子。不予计分。氢键：2分

　　只画出2个草酸的羟基与尿素的羰基形成较强的o―h…o氢键，得1分。只画出2个尿素的氨基与草酸的羧基形成较弱的n―h…o氢键，得1分。

　　问题6（6点）2,3-吡啶二羧酸，俗称喹啉酸，是一种中枢神经毒素，与阿尔茨海默病和帕金森病有关。喹啉酸在室温下为固体，在185~190℃时释放CO2转化为烟酸。在6-1晶体中，喹啉酸采用能量最低的构型并绘制该构型（碳原子上的氢原子和孤对电子可能不会绘制）。

　　3分，其他答案不得分。

　　一个氢必须在氮原子上，氮原子必须带正电荷，另一个氢原子必须在两个氧原子之间，但不要求氢键的键角，该键是否对称也不要求，2位的取代基必须是羧酸根负离子。6-2喹啉酸在水溶液中的pka1=2.41，写出其一级电离的方程式（共轭酸碱用结构简式表示）。

　　6-3绘制烟酸的结构。

　　2分若画成

　　―

　　也给2分。

　　问题7（10点）在硼酸及其盐的水溶液中，总浓度为硼≥0.4摩尔摩尔摩尔1时，不仅有四硼酸根离子B4，还有电荷为-1的五硼酸根离子和电荷为-1和-2的两种三硼酸根离子。这么多

　　―

　　硼酸盐离子与B（OH）4凝聚，结构中的硼原子以B-o-B的形式连接成环。

　　7-1上述五硼酸根离子中，所有三配位硼原子的化学环境完全相同，画出其结构示意图（不画孤对电子，羟基用―oh表达）

　　（4分）无负号扣1分。

　　7-2右图示出硼酸―硼酸盐体系在硼的总浓度为0.4molmol1时，其存在形式与ph的关系。1、2、3、4分别为4种多硼酸根离子存在的区域。推出1、2、3、4分别对应的多硼酸根离子的化学式。

　　―

　　注：以b4o5(oh)42为范例，书写其他3种多硼酸根离子的化学式；形成这些物种的缩合反应速率几乎相同，其排列顺序不受反应速率制约；本体系中缩合反应不改变硼原子的配位数。

　　――

　　1：b5o6(oh)441分2：b3o3(oh)42分

　　――

　　3：b4o5(oh)421分4：b3o3(oh)522分

　　―

　　1：五硼酸根，b5o6(oh)44，三配位硼原子和四配位硼原子的比例4∶1―

　　2：三硼酸根，b3o3(oh)4，三配位硼原子和四配位硼原子的比例2∶1―

　　3：四硼酸根，b4o5(oh)42，三配位硼原子和四配位硼原子的比例2∶2―

　　4：三硼酸根，b3o3(oh)52，三配位硼原子和四配位硼原子的比例1∶2―

　　问题8的右图（16点）显示了碳酸盐-碳酸盐体系中CO32的分析浓度为1.0×102moll1）、铀的存在形态以及电极电位随pH的变化（E-pH图，以标准氢电极为参比电极）。为了进行比较，虚线显示了H+/H2和O2/H2O两对电对的E-pH关系。

　　8-1计算在ph分别为4.0和6.0的条件下碳酸―碳酸盐体系中主要物种的浓度。

　　――

　　h2co3：ka1=4.5×107，ka2=4.7×1011溶液中存在如下平衡：

　　―

　　h2co3==h++hco3――

　　ka1=c(h+)c(hco3)/c(h2co3)=4.5×1070.5分―――――

　　hco3==h++co32ka2=c（h）+c（co32）/c（hco3）=4.7×10110.5分

　　―

　　ph=4.4，c（h+）=1.0×104mol误差！无效链接。

　　―

　　C（H2CO3）=C（H+）C（HCO3）/错误！无效链接=两点2×10-7错误！无效链接。）

　　―――

　　c（co32）=c（hco3）×四点七×1011/c（h+）=4.7×10-7误差！无效链接。）

　　―

　　溶液以H2CO3为主，C（H2CO3）=1.0×102mol误差！无效链接。1分

　　―

　　ph=4.4，c（h+）=1.0×106mol误差！无效链接。

　　―

　　C（H2CO3）=C（H+）C（HCO3）/错误！无效链接=2.2错误！无效链接。）

　　―――

　　c（co32）=c（hco3）×四点七×1011/c（h+）=4.7×10-5误差！无效链接。）1分

　　―

　　在溶液中，H2CO3和HCO3形成缓冲溶液。

　　――

　　c（hco3）=1.0×102mol误差！无效链接/3.2=3.1×10-5mol错误！无效链接。

　　0.5分

　　C（H2CO3）=2.2错误！无效链接。）=六点八×10-3mol误差！无效链接。

　　0.5分

　　如果其他计算方法合理且答案正确，则会得到满分。

　　8-2图中a和b分别是ph=4.4和6.1的两条直线，分别写出与a和b相对应的轴的物种发生转化的方程式。

　　―

　　a：uo22+h2co3―>uo2co3+2h+1分

　　――

　　b：uo2co3+2hco3―>uo2(co3)22+h2co31分

　　8-3分别写出直线C和D对应的电极反应，并解释斜率为正或负的原因。

　　――

　　c:4uo22+H2O+6e--->u4o9+2H+1点

　　该半反应消耗h+，ph增大，h+浓度减小，不利于反应进行，故电极电势随ph增大而降低，即e―ph线的斜率为负。

　　8-4在pH=4.0的缓冲体系中加入UCL3，并写出反应方程式。

　　d：u3++2h2o―>uo2+1/2h2+3h+2分由图左下部分的e(uo2/u3+)―ph关系推出，在ph=4.0时，e(uo2/u3+)远小于e(h+/h2)，故ucl3加入水中，会发生上述氧化还原反应。

　　―

　　8-5在ph=8.0～12之间，体系中uo2(co3)34和u4o9(s)能否共存？说明理由；uo2(co3)34―

　　UO2能共存吗？解释原因。

　　―

　　UO2（CO3）34和u4o9可共存1点

　　―

　　原因：e（UO2（CO3）34/u4o9）低于e（O2/H2O），但高于e（H+/H2）。因此，它的氧化形式

　　―

　　UO2（CO3）34不能氧化水生成O2，其还原形式u4o9（s）不能还原水生成H2。1分

　　―

　　如果只有UO2（CO3）34和u4o9没有响应，则只会得到0.5分

　　―

　　―

　　―

　　五

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