PAGE94PAGEPAGE94全國高中學(xué)生化學(xué)競賽(初賽)試題匯編試題與試題分析（2009年x月x日9︰00－12︰00共計3小時）競賽時間3小時。遲到超過30分鐘者不能進(jìn)考場。開始考試后1小時內(nèi)不得離場。時間到，把試卷（背面前上）放在桌面上，立即起立撤離考場。試卷裝訂成冊，不得拆散。所有解答必須寫在站定的方框內(nèi)，不得用鉛筆填寫。草稿紙在最后一頁。不得持有任何其他紙張。姓名、報名號和所屬學(xué)校必須寫在首頁左側(cè)指定位置，寫在其他地方者按廢卷論。允許使用非編程計算器以及直尺等文具。1997年全國高中學(xué)生化學(xué)競賽(初賽)試題分析第一題(10分)次磷酸H3PO2是一種強(qiáng)還原劑，將它加入CuSO4水溶液，加熱到40～50℃，析出一種紅棕色的難溶物A。經(jīng)鑒定：反應(yīng)后的溶液是磷酸和硫酸的混合物；X射線衍射證實(shí)A是一種六方晶體，結(jié)構(gòu)類同于纖維鋅礦(ZnS),組成穩(wěn)定；A的主要化學(xué)性質(zhì)如下：1。溫度超過60℃，分解成金屬銅和一種氣體；2。在氯氣中著火；3。與鹽酸應(yīng)放出氣體?；卮鹑缦聠栴}：(1)寫出A的化學(xué)式。(2)寫出A的生成反應(yīng)方程式。(3)寫出A與氯氣反應(yīng)的化學(xué)方程式。(4)寫出A與鹽酸反應(yīng)的化學(xué)方程式。[解題思路]整個試題圍繞著A是什么物質(zhì)。可以把有關(guān)的信息用如下的圖形來綜合：首先可以把A寫成MX。其中的M是銅是無疑的，因A經(jīng)加熱分解可以得到銅(M=Cu)。X是什么？這是本題的難點(diǎn)。先根據(jù)MX具有ZnS的結(jié)構(gòu)，是M：X=1：1的組成，A只可能是CuS，CuP，CuO和CuH等等，顯然，只有CuH才是與其他信息對應(yīng)的，若是CuS或CuO，生成反應(yīng)中就找不到被強(qiáng)還原劑(NaH2PO2)還原的元素，若是CuP，與銅和磷的化合價矛盾(按化合價，應(yīng)是Cu3P或者Cu3P2，均不是ZnS的組成)，所以A是CuH。如果選手以為A是Cu、Cu2O、CuH2PO3、Cu3P、Cu3P2、CuH2P、CuHP等等物質(zhì)，與A的晶體結(jié)構(gòu)屬ZnS型(1：1的MX)矛盾，更無后面所述的幾種化學(xué)性質(zhì)，不可取。解決了A是什么(本題的關(guān)鍵)，其余的問題引刃而解。[解]CuH(4分)4CuSO4+3H3PO2+6H2O=4CuH+3H3PO4+4H2SO4(2分)[分析]題面已經(jīng)告訴反應(yīng)在水溶液里進(jìn)行，配平時加水應(yīng)在情理之中，題面已經(jīng)告訴得到磷酸和硫酸，因此得到其他別的產(chǎn)物不得分；不配平也不得分，后面的反應(yīng)式也要配平，不配平不得分。2CuH+3Cl2=2CuCl2+2HCl(2分)[分析]把CuCl2寫成CuCl不給分，因銅與氯氣反應(yīng)得到氯化銅屬于中學(xué)化學(xué)知識點(diǎn)。CuH+HCl=CuCl+H2(2分)[分析]單單寫成CuCl2不給分，但如果寫成CuCl2+Cu可以考慮給一半分，因這種錯誤不屬于中學(xué)的知識點(diǎn)?；?qū)懗蒀uH+2HCl=HCuCl2+H2或者CuH+3HCl=H2CuCl3+H2也得分。因各小題明顯相關(guān)，答不出CuH則后面各小題均無分，因此后幾小題分值較低。[評論]本題涉及的化學(xué)概念有氧化還原反應(yīng)的本質(zhì)、化合價、化合物的基本類型等。本題涉及的A=CuH在中學(xué)教學(xué)內(nèi)容中根本沒有(大學(xué)化學(xué)里也沒有)，完全是新的，但試題本身的信息迫使學(xué)生認(rèn)可它的若干基本性質(zhì)。中學(xué)化學(xué)里有NaH的知識點(diǎn)，因此，不能認(rèn)為負(fù)氫離子是新知識，問題是負(fù)氫離子的性質(zhì)中學(xué)化學(xué)并沒有，但試題給了足夠的信息：在高溫下發(fā)生分解(自身氧化還原反應(yīng))；負(fù)氫離子是強(qiáng)還原劑(與氯氣反應(yīng)，當(dāng)然CuH中的Cu+同時也被氧化)；與正氫離子反應(yīng)放出氫氣。本題的思路中的科學(xué)假設(shè)與科學(xué)論證是科學(xué)思維的最基本形式；本題較好地考察了競賽學(xué)生思維的嚴(yán)密性、敏捷性、深刻性、廣闊性和創(chuàng)造性；既考察發(fā)散，又考察收斂；既需要邏輯思維，又需要高度的想象：解題本身就是一種創(chuàng)新思維?？紤]到學(xué)生可能沒有關(guān)于一價銅的性質(zhì)的具體化學(xué)知識，在給分的設(shè)計中，應(yīng)答超過中學(xué)化學(xué)知識水平的，或者答錯的，也給分，這種嘗試不知大家是否認(rèn)可。可惜，據(jù)考察某省市的實(shí)際應(yīng)答結(jié)果，絕大多數(shù)學(xué)生得不出A是什么，本題得零分，尤其是那些其他題做得較好的可以被選入冬令營的學(xué)生得零分。這個結(jié)果出乎命題人的預(yù)料，也出乎許多預(yù)先看過本題的中學(xué)老師和中學(xué)教研員的預(yù)料。這是怎么回事？仔細(xì)查閱學(xué)生的應(yīng)答，發(fā)現(xiàn)大多數(shù)學(xué)生以為A是銅的磷化物，而且多數(shù)認(rèn)為是Cu3P2或者Cu3P！這顯然不符合試題給出的信息。老師們認(rèn)為，其可能原因是(1)應(yīng)試學(xué)生不理解A的晶體結(jié)構(gòu)類同于ZnS意味著什么；(2)缺乏加熱溫度的半定量概念。題面給出A的分解溫度是很低的，學(xué)生意識不到。(3)某次高考題里出現(xiàn)過磷化銅，學(xué)生就拿來套。這是不是“題海”副作用？學(xué)生習(xí)慣于用頭腦中已知的知識作為套路來解決未知的問題，并不善于用大量信息來得出新的知識。這反映了我國基礎(chǔ)教育中的一個大問題：不講知識是如何形成的，不著重訓(xùn)練綜合實(shí)際獲得的知識信息來得出新的知識。這樣下去，我們的學(xué)生的創(chuàng)造性思維從何而來？創(chuàng)造性主要來自于歸納而不出自演繹。我們認(rèn)為，為了培養(yǎng)出具有創(chuàng)造性的人才，應(yīng)當(dāng)在中學(xué)的科學(xué)課程里加強(qiáng)綜合、歸納、創(chuàng)新的訓(xùn)練。附帶可以指出，此題的應(yīng)答差，花費(fèi)了參賽學(xué)生大量的時間，大大影響了學(xué)生的心理承受力，致使他們不能正確地答出后面的試題，這也是命題人始料不及的。這為今后命題提供了一個經(jīng)驗教訓(xùn)。第二題(13分)PCl5是一種白色固體，加熱到160℃不經(jīng)過液態(tài)階段就變成蒸氣，測得180℃下的蒸氣密度(折合成標(biāo)準(zhǔn)狀況)為9.3g/L,極性為零，P—Cl鍵長為204pm和211pm兩種。繼續(xù)加熱到250℃時測得壓力為計算值的兩倍。PCl5在加壓下于148℃液化，形成一種能導(dǎo)電的熔體，測得P—Cl的鍵長為198pm和206pm兩種。(P、Cl相對原子質(zhì)量為31.0、35.5)回答如下問題：(1)180℃下PCl5蒸氣中存在什么分子？為什么？寫出分子式，畫出立體結(jié)構(gòu)。(2)在250℃下PCl5蒸氣中存在什么分子？為什么？寫出分子式，畫出立體結(jié)構(gòu)。(3)PCl5熔體為什么能導(dǎo)電？用最簡潔的方式作出解釋。(4)PBr5氣態(tài)分子結(jié)構(gòu)與PCl5相似，它的熔體也能導(dǎo)電，但經(jīng)測定其中只存在一種P-Br鍵長。PBr5熔體為什么導(dǎo)電？用最簡潔的形式作出解釋。[解題思路與試題分析]本題與上題是兩種不同類型的信息題。上題是先集中到一點(diǎn)，攻破這個關(guān)鍵，其余問題不難解決。本題是四個雖相關(guān)卻又相互獨(dú)立的問題。問題(1)只涉及第一句話給出的信息。由折合成標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)的蒸氣密度和五氯化磷的化學(xué)式量，經(jīng)過屬于中學(xué)教學(xué)內(nèi)容的簡單的計算，就可以得出：180℃下的PCl5是單體，即PCl5就是它的分子式。PCl5分子有5個Cl原子圍繞著P原子排列，信息表明其中有兩種不同鍵長的P-Cl鍵，可見不可能是平面的五角形的分子(它的磷氧鍵是一種)，一定具有三維立體結(jié)構(gòu)；三維立體結(jié)構(gòu)還可能有兩種：三角雙錐或者四角錐體，后者的極性不等于零，所以PCl5分子是三角雙錐型分子。問題(2)的相關(guān)信息是第二句話給出的。該信息無疑表明，PCl5分子在加熱到250℃時分解了，生成等量/摩爾的兩種氣態(tài)分子。這種分解反應(yīng)從類型上說，有的學(xué)生可能是熟悉的，例如氧化銅分解生成氧化亞銅和氧氣，二氧化錳分解生成四氧化三錳和氧氣，三氧化硫分解生成二氧化硫和氧氣等等。本題是將這種知識遷移到氯化物上來。所以，可以想見，五氯化磷的分解產(chǎn)物是三氯化磷和氯氣。如果答不上來，也不會影響解答后面的問題，這叫做東方不亮西方亮，即便受點(diǎn)挫折，也要經(jīng)受考驗，本題在設(shè)計時有這種心理素質(zhì)考驗，因而對第二問的信息提供得較少。問題(3)涉及的是電解質(zhì)的基本概念：電解質(zhì)的定義之一是它的熔體能夠?qū)щ?。但是中學(xué)課本里對熔體的導(dǎo)電粒子的討論很少。本問題首先給出PCl5熔體能導(dǎo)電的信息，由這個信息應(yīng)當(dāng)想見其中有正、負(fù)兩種離子存在。那么，是哪兩種離子呢？本題的信息是該熔體中有兩種不同的P-Cl鍵長，這就排除了一種是Cl–另一種是PCl4+的可能，因為四配位的PCl4+無論如何不會有兩種不同的鍵長(不管它是正四面體型還是平面四邊形)，所以兩種離子可能是PCl4+和PCl6–。這個小題在表述中避免了畫出結(jié)構(gòu)式之類的用語，是為減少暗示。問題(4)是對問題(3)的一個反饋性的暗示。意思無非是說，若將氯改換成溴，與PCl6–相似的PBr6–是不能形成的，因而其中的陰離子只是氯離子。如果學(xué)生腦中浮現(xiàn)溴離子比氯離子大得多的圖象，就會想象，6個溴離子包在半徑很小的P5+外面可能實(shí)在太擠了，擠不下了，而較小的氯離子則是有可能的。學(xué)化學(xué)比起學(xué)物理需要有更多的想象力，而想象是創(chuàng)新所不可缺少的思維形式，這或許是化學(xué)吸引一大批有志為人類進(jìn)步、社會發(fā)展、祖國昌盛作出一番貢獻(xiàn)的人的緣故之一。本題有意進(jìn)行這樣的引導(dǎo)。[解](1)9.5×22.4=208.3g/mol(1分)PCl5相對分子質(zhì)量31.0+35.5×5=208.5(1分)蒸氣組成為PCl5(1分)呈三角雙錐體。三角雙錐分子無極性，有兩種鍵長。(2分)(注：若答成四方錐體不給分，因它有極性，與題面給的信息不符)PCl5=PCl3+Cl2氯分子Cl-Cl三氯化磷分子(本小題共3分)(壓力為計算值的兩倍表明1molPCl5完全分解成1molPCl3和1molCl2,共2mol。氣體由等摩PCl3和Cl2組成。)(3)PCl5=PCl4++PCl6–(本小題共3分)(注：含PCl4+和PCl6—兩種離子，前者為四面體，后者為八面體，因此前者只有一種鍵長，后者也只有一種鍵長，加起來有兩種鍵長。)(4)PBr5=PBr4++Br–PBr4+結(jié)構(gòu)同PCl4+(本小題共2分)(其他答案只要正確也可得分，但適當(dāng)扣分。)[評論]實(shí)際的應(yīng)答結(jié)果是，幾乎所有好學(xué)生能夠得高分。沒有立體概念的學(xué)生把五氯化磷畫成四角錐體，這說明，他們沒有注意到該分子沒有極性的信息。我們認(rèn)為，丟三落四是這個階段的青年人的思維中最致命的弱點(diǎn)，老師們無論怎樣努力，青年人思維上的這種特征都會經(jīng)常地在青年人身上表現(xiàn)出來。我們的教學(xué)里應(yīng)該加強(qiáng)整體性思維的訓(xùn)練，提醒青年人，只知其一不知其二或者攻其一點(diǎn)不及其余都是要不得的。有不少學(xué)生，五氯化磷和五溴化磷的電離式寫出來了，但畫不出這些離子的立體結(jié)構(gòu)，丟了分。這說明我們設(shè)計的競賽水平是擊中要害的。不是學(xué)生頭腦中沒有這些幾何體的概念，而是沒有把這些知識用于考察微觀化學(xué)物種。我們主張競賽化學(xué)里添加立體概念，單從學(xué)過的數(shù)學(xué)知識應(yīng)當(dāng)應(yīng)用的角度也是合情合理的。我們的學(xué)生的數(shù)學(xué)能力據(jù)說是在世界上是領(lǐng)先的，可是其他課程中對數(shù)學(xué)的應(yīng)用并不匹配，正如有一位特級教師說的那樣，這好比磨刀霍霍卻沒有肉可切，刀磨快了派不上用場，或者可以比喻成只知快刀切肉，要切雞卻為難了。我們認(rèn)為這種比喻很生動地反映了我國中學(xué)教學(xué)中存在的十分需要重視并予以解決的問題。第三題(19分)用黃銅礦煉銅按反應(yīng)物和生成物可將總反應(yīng)可以寫成：CuFeS2+SiO2+O2→Cu+FeSiO3+SO2事實(shí)上冶煉反應(yīng)是分步進(jìn)行的。(1)黃銅礦在氧氣作用下生成硫化亞銅和硫化亞鐵；(2)硫化亞鐵在氧氣作用下生成氧化亞鐵，并與二氧化硅反應(yīng)生成礦渣；(3)硫化亞銅與氧氣反應(yīng)生成氧化亞銅；(4)硫化亞銅與氧化亞銅反應(yīng)生成銅。寫出上述各個分步反應(yīng)(1，2，3，4)的化學(xué)方程式。2)給出總反應(yīng)方程式的系數(shù)。3)據(jù)最新報道,有一種叫Thibacillusferroxidans的細(xì)菌在氧氣存在下可以將黃銅礦氧化成硫酸鹽。反應(yīng)是在酸性溶液中發(fā)生的。試寫出配平的化學(xué)方程式。4)最近我國學(xué)者發(fā)現(xiàn)，以精CuFeS2礦為原料在沸騰爐中和O2(空氣)反應(yīng),生成物冷卻后經(jīng)溶解、除鐵、結(jié)晶，得到CuSO4·5H2O，成本降低了許多。實(shí)驗結(jié)果如下：沸騰爐溫度/℃560580600620640660生成物水溶性Cu/%90.1291.2493.5092.3889.9684.23酸溶性Cu/%92.0093.6097.0897.8298.1698.19酸溶性Fe/%8.566.723.462.782.372.28回答如下問題：CuFeS2和O2主要反應(yīng)的方程式為:實(shí)際生產(chǎn)過程的沸騰爐溫度為600～620℃?？刂品磻?yīng)溫度的方法是：溫度高于600～620℃生成物中水溶性Cu(%)下降的原因是：[解題思路與試題分析(1)]本題由三個相互獨(dú)立的問題組成，可以認(rèn)為是三個題，占總分的較大比例，但由于都是有關(guān)黃銅礦的利用問題，因而被編在一起，而且多少相互之間可以起到“條件不同反應(yīng)不同”的關(guān)聯(lián)作用。與前兩題相比，本題的第一部分比較簡單，好像是命題人考慮著對前面的試題可能解答得不好的學(xué)生起一點(diǎn)安撫鼓勵作用。寫四個分步反應(yīng)的方程式的考核點(diǎn)只是把題面的表述轉(zhuǎn)換成化學(xué)方程式，但題面并沒有指出生成物中的硫的形態(tài)。根據(jù)中學(xué)化學(xué)知識，可以想見它是SO2，大多數(shù)學(xué)生應(yīng)該不會寫錯。其中第四個反應(yīng)就是所謂“冰銅”反應(yīng)，比較特殊，但試題已經(jīng)告訴大家反應(yīng)產(chǎn)物的含銅物質(zhì)應(yīng)該只有一種，即金屬銅，這就降低了難度，可見應(yīng)答時永遠(yuǎn)不應(yīng)離開試題提供的知識背景。[解(1)]2CuFeS2+O2=Cu2S+2FeS+SO2(1分)(寫S、SO3不寫SO2不得分)FeS+O2=FeO+SO2(1分)(寫S、SO3不寫SO2不得分)FeO+SiO2=FeSiO3(1分)(寫其他產(chǎn)物不得分)2Cu2S+3O2=2Cu2O+2SO2(1分)(寫S、SO3不寫SO2不得分)Cu2S+2Cu2O=6Cu+SO2(1分)(寫S、SO3不寫SO2不得分)不配平不得分。2CuFeS2+2SiO2+5O2=2Cu+2FeSiO3+4SO2(2分)[解題思路與試題分析(2)]問題(2)配平總方程式的系數(shù)，比較費(fèi)事，考查機(jī)敏。配平的方法很多，條條大路通羅馬。比較簡單的是不管黃鐵礦里的銅、鐵和硫應(yīng)當(dāng)是什么價態(tài)的，假設(shè)鐵是+2價的，銅也是+2價的，硫是-2價的，這樣，鐵在反應(yīng)后價態(tài)不變，就省事多了。這種假設(shè)不會出現(xiàn)錯誤，其原因是氧化還原的電子得失總數(shù)是一定的。[解(2)]2CuFeS2+2SiO2+5O2=2Cu+2FeSiO3+4SO2(2分)[解題思路與試題分析(3)]問題(3)也是寫方程式，熟悉過去競賽試題的選手可能覺得似曾相識，但并非陳題。根據(jù)給出的信息，不難首先得出這樣的結(jié)論：反應(yīng)得到的溶液由CuSO4和Fe3(SO4)2組成。因為有氧氣參加反應(yīng)，銅和鐵均應(yīng)成水溶液中的穩(wěn)定高價，似不會弄錯。考慮到學(xué)生可能的錯誤，判分標(biāo)準(zhǔn)比較松。這個反應(yīng)的關(guān)鍵是產(chǎn)物里要添硫酸根，為此題面對反應(yīng)的條件作了說明：酸性溶液；但為避免暗示過多，沒有說要加硫酸。[解(3)]4CuFeS2+2H2SO4+17O2=4CuSO4+2Fe2(SO4)3+2H2O(4分)(注：不寫硫酸鐵而寫硫酸亞鐵給一半分)[評論]分析應(yīng)答結(jié)果，許多學(xué)生因不會正確書寫離子方程式和分子方程式二而失分。他們寫的方程式是“非驢非馬”的既非離子方程式又非分子方程式的“混雜”方程式。這中錯誤是嚴(yán)重的，不利于今后的學(xué)習(xí)，不能給分。我們建議正常課堂教學(xué)要針對學(xué)生這種錯誤來訓(xùn)練。[解題思路與試題分析(4)]問題(4)比前面的試題更推進(jìn)一步，信息是以表格中的數(shù)據(jù)的形式間接地呈現(xiàn)的。表格用沸騰爐的溫度首先排除學(xué)生對“沸騰”二字的可能誤解，這里的“沸騰”并非意味著爐子里有水之類的溶劑(試題設(shè)計人估計學(xué)生并沒有固體在上行氣流沖擊下如同沸騰的那種工業(yè)反應(yīng)器的概念，并沒有考察這樣專門的知識，但中學(xué)老師說，沸騰爐的概念在講黃鐵礦制硫酸中講到的)。表格還用水溶性銅、酸溶性銅和酸溶性鐵的信息表明，沸騰爐里的含鐵產(chǎn)物肯定不是鐵的硫酸鹽，因為并沒有說有水溶性鐵，因而可以得出結(jié)論：燃燒產(chǎn)物中的鐵是以氧化物的方式存在的。(這正是與本題一開始的傳統(tǒng)冶煉反應(yīng)不同之處，否則為什么是最新成果，而且是我國學(xué)者的成果呢？)至于鐵的氧化物為什么隨溫度升高溶于酸的程度降低？本題沒有要求作答。這個知識大大超過中學(xué)生的知識水平。其實(shí)，氧化物的酸溶性隨煅燒或燒結(jié)溫度升高而下降是一個普遍現(xiàn)象。例如用作煉鋼爐襯里的氧化鎂就是經(jīng)過高溫?zé)Y(jié)的酸溶性很差的氧化物，還可以舉出的典型物質(zhì)是剛玉(Al2O3)，用作坩堝等高溫容器，酸溶性極差。這些化學(xué)知識似應(yīng)在優(yōu)秀中學(xué)生中間做點(diǎn)普及，不要以為堿性或兩性金屬氧化物都易溶于酸(熱力學(xué)上要溶，動力學(xué)上不溶！)。本題給分充分考慮了中學(xué)生的知識水平，比較寬松。[解(4)](1)4CuFeS2+17O2=4CuSO4+2Fe2O3+8SO2(4分)控制加入CuFeS2的速度，因CuFeS2與O2反應(yīng)放熱。(2分)CuSO4=CuO+SO3(2分)(答SO2+1/2O2不扣分)(注：(1)的反應(yīng)產(chǎn)物不寫氧化鐵寫氧化亞鐵或四氧化三鐵也可以給一半分。雖然實(shí)際反應(yīng)產(chǎn)物是氧化鐵,但對中學(xué)生,做出正確判斷根據(jù)可能不足。)[評論]實(shí)際應(yīng)答結(jié)果，許多學(xué)生只能完成本題的前兩個小題，做不出最后一小題。有人認(rèn)為，可能學(xué)生沒有關(guān)于氧化物的酸溶性的概念的緣故，如果這樣，這個小題的設(shè)計水平是脫離學(xué)生實(shí)際的。是否這樣，有待今后仔細(xì)分析。第四題(10分)將固體MnC2O4·2H2O放在一個可以稱出質(zhì)量的容器里加熱，固體質(zhì)量隨溫度變化的關(guān)系如圖所示(相對原子質(zhì)量：H1.0,C12.0,O16.0,Mn55.0)：縱坐標(biāo)是固體的相對質(zhì)量。說出在下列五個溫度區(qū)間各發(fā)生什么變化，并簡述理由：0～50℃；50～100℃；100～214℃；214～280℃；280～943℃[解題思路與試題分析]如果說上題最后一部分是“看表釋義”，則本題是“看圖識字”。試題的題面并沒有說實(shí)驗裝置叫什么，是避免過多分散精力。這種儀器叫做熱分析儀，本題涉及的是其中的熱重分析。本題的解必須通過計算，計算的基礎(chǔ)是圖中的相對失重，要假設(shè)發(fā)生一個化學(xué)方程，然后進(jìn)行失重的計算來論證，是否與題面的圖中的實(shí)驗數(shù)據(jù)相吻合。這種工作方法是實(shí)實(shí)在在的熱重分析方法。當(dāng)然，這種分析在很大程度上仍然有猜測的成分，因此最后的證實(shí)還要靠更多的分析手段，特別是熱分解產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)分析(本題沒有涉及)。[解]0～50℃MnC2O4·2H2O穩(wěn)定區(qū)域(1分)50～100℃MnC2O4·2H2O=MnC2O4+2H2O(2分)179143143/179=0.80(1分)100～214℃MnC2O4穩(wěn)定區(qū)域(1分)214～280℃MnC2O4=MnO+CO+CO2(2分)1437171/179=0.40(1分)280～943℃3MnO+1/2O2=Mn3O476.3/179=0.43(2分)[評論]應(yīng)答結(jié)果，此題區(qū)分度很好；好學(xué)生答得好，差學(xué)生答不出來。有個學(xué)生第一題答滿分，可是這個題完全答不上。這說明這個學(xué)生有很好的歸納綜合和想象力，可惜缺乏對圖表數(shù)據(jù)的分析的科學(xué)訓(xùn)練。第五題(10分)1964年Eaton合成了一種新奇的烷，叫立方烷，化學(xué)式為C8H8(A)。20年后，在Eaton研究小組工作的博士后XIONGYUSHENG(譯音熊余生)合成了這種烷的四硝基衍生物(B),是一種烈性炸藥。最近，有人計劃將B的硝基用19種氨基酸取代，得到立方烷的四酰胺基衍生物(C)，認(rèn)為極有可能從中篩選出最好的抗癌、抗病毒，甚至抗愛滋病的藥物來?；卮鹑缦聠栴}：(1)四硝基立方烷理論上可以有多種異構(gòu)體，但僅只一種是最穩(wěn)定的，它就是(B)，請畫出它的結(jié)構(gòu)式。(2)寫出四硝基立方烷(B)爆炸反應(yīng)方程式。(3)C中每個酰胺基是一個氨基酸基團(tuán)。請估算，B的硝基被19種氨基酸取代，理論上總共可以合成多少種氨基酸組成不同的四酰胺基立方烷(C)？(4)C中有多少對對映異構(gòu)體？[解題思路與試題分析]本題立意之一同第四題的最后一部分，意在反映我國學(xué)者的科學(xué)研究成就。我國有許多學(xué)者或?qū)W子在美國進(jìn)修、學(xué)習(xí)或工作，近年來我國在美國的學(xué)者或?qū)W子的工作報道越來越多，本題的信息便是其中之一。由于我國大陸的獨(dú)特拼音，是不難與韓國、越南、海外華裔乃至我國臺灣地區(qū)的拼音相區(qū)別而對研究者的來歷作出正確判斷的，不過我們并不能確定研究者的中文名稱，只能譯音。本題涉及的母體化合物──立方烷曾經(jīng)在全國化學(xué)競賽里出現(xiàn)過，估計有的選手是熟悉的，但為避免不公平起見，還是給出了分子式，使即便不知道的選手通過名稱(立方烷)和分子式(C8H8)的相互對應(yīng)也可想象出它的立體結(jié)構(gòu)。隨后的信息則全是新的。本題的第一問只要求畫最穩(wěn)定的四硝基立方烷的結(jié)構(gòu)，既避免與過去的試題的重復(fù)，又突出了重點(diǎn)。本題第三問和第四問是有趣的數(shù)學(xué)問題和立體化學(xué)問題?；瘜W(xué)競賽里要考點(diǎn)數(shù)學(xué)是這類試題的命題人堅持不懈的努力，而本題力圖從一個新的角度出發(fā)討論數(shù)學(xué)問題。本題立體化學(xué)問題大大超過了中學(xué)化學(xué)水平，但符合章程的規(guī)定以及我國此級競賽試題的傳統(tǒng)。我們認(rèn)為，單就立體化學(xué)的這種水平而言，這種層次的競賽仍然應(yīng)當(dāng)堅持的(別的另說)?？疾炝Ⅲw異構(gòu)時，學(xué)生應(yīng)該想象：本題的立方烷母體可以相當(dāng)于一個連著四個基團(tuán)的碳原子(從立體幾何的角度，正四面體的中心若放到立方體的體心位置，則四面體的四個頂角就恰處于立方體的相間的頂角)，這點(diǎn)想象力是解本題所必需的。[解](1)(2分)注：只要四個硝基在相間的位置上都是正確的，其他答案不給分。(2)C8H4(NO2)4=2H2O+6CO+2C+2N2(2分)(注：爆炸反應(yīng)是分解反應(yīng)，加氧不合理。寫其他產(chǎn)物不合理。)(3)編者同志：貴刊97高中學(xué)生化學(xué)競賽決賽試題分析中的第五題第（3）小題的應(yīng)答是錯誤的，該題應(yīng)是一個組合題，分析如下：AX4因4個氨基酸一樣，故是組合問題19種取其1種C19=19種AX3Y因三個氨基酸一樣，第四個氨基酸不一樣，故是19種氨基酸中取2種，是組合問題,但AX3Y與AY3X是不一樣共2類，故其數(shù)目應(yīng)是2倍的19取2的組合數(shù)：因CF3H與CH3F是不一樣的AX2Y2因二個氨基酸一樣，另二個氨基酸一樣，故是組合問題，19種取其2種，但AX2Y2與AY2X2是一樣的，故只是1種組合問題，其種類：正象CF2Br2不是2*1種，而是2*1/2=1種AX2YZ因氯基酸19種取其3種，故仍是組合問題，但AX2YZ與AY2XZ與AZ2XY不一樣共3類,故有3倍的19種取3種的組合,其數(shù)目為：正象FClBrI四種元素取代甲烷生成CX2YZ形式有幾種一樣不是4*3*2=24種,而是CF2ClBrCF2ClICF2BrICCl2FICCl2FBrCCl2BrI..共12種,即C4*3=4*3=12AXYZQ因19種氨基酸中取4種,故是組合問題,且CXYZQ與CYZQX一樣,故只是一種組合問題其數(shù)目為:因為有對映異構(gòu)體存在,故種類有3876*2=7752種那么共有數(shù)目:19+342+171+2907+7752=11191種溫嶺中學(xué)陳才錡(注：本小題總共5分，給總數(shù)也滿分)(4)AXYZQ有光學(xué)異構(gòu)體，共3876對(1分)(注：只要得出總數(shù)就給分)[評論]應(yīng)答結(jié)果，大多數(shù)學(xué)生答不出(2)(3)(4)小題。對于(2)，多數(shù)學(xué)生寫方程式時加了氧氣。這顯然是不懂得爆炸是什么。也不懂得爆炸與燃燒的區(qū)別。盡管中學(xué)課本里有硝酸銨分解的示例，但沒有建立爆炸的概念。對于(3)(4)，大家認(rèn)為，這是由于應(yīng)試學(xué)生不能首先建立AX4、AX3Y…等通式，如果有了這種通式，數(shù)學(xué)中的組合概念就可用上了。這說明學(xué)生抽象能力的缺乏。第六題(12分)NO的生物活性已引起科學(xué)家高度重視。它與超氧離子(O2—)反應(yīng)，該反應(yīng)的產(chǎn)物本題用A為代號。在生理pH值條件下，A的半衰期為1-2秒。A被認(rèn)為是人生病，如炎癥、中風(fēng)、心臟病和風(fēng)濕病等引起大量細(xì)胞和組織毀壞的原因。A在巨噬細(xì)胞里受控生成卻是巨噬細(xì)胞能夠殺死癌細(xì)胞和入侵的微生物的重要原因?？茖W(xué)家用生物擬態(tài)法探究了A的基本性質(zhì)，如它與硝酸根的異構(gòu)化反應(yīng)等。他們發(fā)現(xiàn)，當(dāng)16O標(biāo)記的A在18O標(biāo)記的水中異構(gòu)化得到的硝酸根有11%18O，可見該反應(yīng)歷程復(fù)雜?；卮鹑缦聠栴}：(1)寫出A的化學(xué)式。寫出NO跟超氧離子的反應(yīng)。這你認(rèn)為A離子的可能結(jié)構(gòu)是什么？試寫出它的路易斯結(jié)構(gòu)式(即用短橫表示化學(xué)鍵和用小黑點(diǎn)表示未成鍵電子的結(jié)構(gòu)式)。(2)A離子和水中的CO2迅速一對一地結(jié)合。試寫出這種物種可能的路易斯結(jié)構(gòu)式。(3)含Cu+離子的酶的活化中心，亞硝酸根轉(zhuǎn)化為一氧化氮。寫出Cu+和NO2–在水溶液中的反應(yīng)。(4)在常溫下把NO氣體壓縮到100個大氣壓，在一個體積固定的容器里加熱到50oC，發(fā)現(xiàn)氣體的壓力迅速下降，壓力降至略小于原壓力的2/3就不再改變，已知其中一種產(chǎn)物是N2O，寫出化學(xué)方程式。并解釋為什么最后的氣體總壓力略小于原壓力的2/3。[解題思路與試題分析]曾經(jīng)被選為明星分子的NO的生物化學(xué)功能在我國舉辦的第27屆國際化學(xué)奧林匹克競賽試題中涉及過，本題的題面表述遠(yuǎn)比上述試題復(fù)雜，為解題而提供的有用的信息掩藏在邏輯復(fù)雜的表述中。這或許是命題人有意在考察選手獲取信息、綜合信息、分析信息的能力。例如在表述中兩次提到A是硝酸根的異構(gòu)體，但并沒有直截了當(dāng)?shù)剡@樣說。硝酸根的異構(gòu)體除過氧亞硝酸根外不可能是別的，這一點(diǎn)學(xué)生似不難得出。而第二問涉及的過氧亞硝酸根離子與二氧化碳分子的結(jié)合產(chǎn)物就有兩種可能性，顯然，寫一種是不全面的。本題后兩題看答案就能理解，不再贅述。[解]ONO2–(1分)NO+O2–=ONO2–(1分)(不要求構(gòu)型)(2分)O2NOCO2–或ONO2CO2–(把O合在一起寫也算正確答案)(1分)(2分)(不要求構(gòu)型，但只寫一種可能的得一半分)NO2–+Cu++2H+=NO+Cu2++H2O(寫2OH—也得分)(2分)3NO=N2O+NO2 (歧化反應(yīng))(2分)發(fā)生2NO2=N2O4的聚合反應(yīng)，因此最后壓力僅略低于2/3。(1分)[評論]此題應(yīng)答結(jié)果不理想。有的學(xué)生沒有注意到A是硝酸根的異構(gòu)體這樣一個重要的信息(題面里兩次提到)，有的學(xué)生將過氧團(tuán)寫成與氮原子的三元環(huán)。這似乎也可以算對，至少應(yīng)給幾分。這說明這個試題的答案不唯一。但從A的生成反應(yīng)以及A與CO2的反應(yīng)看，這種結(jié)構(gòu)顯然并不合理，所以命題人沒有考慮到?jīng)]有這種觀念的青年學(xué)生的可能應(yīng)答。第七題(15分)回答如下幾個問題(1)近期發(fā)現(xiàn)不需要外加能源、節(jié)約水源而能除去廢水中的鹵代烷(有礙于人類健康)的方法：把鐵放在含鹵代烷的廢水中，經(jīng)一段時間后鹵代烷“消失”。例如廢水中的一氯乙烷經(jīng)14.9d后就檢不出來了。目前認(rèn)為反應(yīng)中鹵代烷(RCH2X)是氧化劑。寫出反應(yīng)式并說明(按原子)得失電子的關(guān)系。(2)電解NaCl—KCl—AlCl3熔體制鋁比電解Al2O3—Na3AlF6制鋁節(jié)省電能約30%。為什么現(xiàn)仍用后一種方法制鋁？(3)NH4NO3熱分解及和燃料油[以(CH2)n表示]反應(yīng)的方程式及反應(yīng)熱分別為：NH4NO3=N2O+2H2O+0.53kJ/gNH4NO3…………(1)NH4NO3=N2+1/2O2+2H2O+1.47kJ/gNH4NO3………(2)3nNH4NO3+(CH2)n=3nN2+7nH2O+nCO2+4.29nkJ/gNH4NO3……(3)試問：由以上三個熱化學(xué)方程式可得出哪些新的熱化學(xué)方程式?(4)參照水溶液化學(xué)反應(yīng)的知識回答下面的問題：在液態(tài)BrF3中用KBrF4滴定Br2PbF10，過程中出現(xiàn)電導(dǎo)最低點(diǎn)。寫出有關(guān)反應(yīng)式。[試題分析與解題思路(1)]本題由四個小題組成，因而得分點(diǎn)較多。第一小題題面明確提到鹵代烷可以跟金屬鐵起反應(yīng)，反應(yīng)中鹵代烷是氧化劑，沒有說的是鹵代烷變什么和鐵變什么。由于該反應(yīng)對學(xué)生是很陌生的，是無機(jī)與有機(jī)的結(jié)合點(diǎn)，看似簡單實(shí)在不易。但在實(shí)際面對鐵與鹵代烴的反應(yīng)方程式時，猜出鹵代烴被還原是生成烴而鐵被氧化是生成二價鐵是不難的。氫原子不足了，因而反應(yīng)物里應(yīng)添氫離子(質(zhì)子)。這個試題猜測的成分較高，信息量過少。鹵代烴被還原究竟得到什么烴？答案給出的是最簡單的情況。寫其他烴也不能說就答錯了。但無論如何鹵代烴里的氯反應(yīng)后應(yīng)當(dāng)變成氯離子而不會是氯氣之類，否則有悖題意(鹵代烴被還原)。[解(1)]Fe+RCH2X+H+=Fe2++RH3+X—(2分)反應(yīng)中1molFe失2mol電子，C得2mol電子。(1分)[評注]應(yīng)試結(jié)果此題得分率很高。區(qū)分度不大。[試題分析與解題思路(2)]學(xué)生在解第二小題時可能會覺得不知題面給的信息意味著什么而束手無策。這是在考察學(xué)生的實(shí)際觀念。如果想到用AlCl3電解制鋁省電而不用，可能是因為制備AlCl3仍然要用電，就上了正道。制備一種有用的化學(xué)品必定要考慮原料來源，這是制備反應(yīng)的一般原則。[解(2)]主要是生產(chǎn)物無水AlCl3困難。制無水AlCl3的方法(反應(yīng)式)2Al+3Cl2=2AlCl3Al2O3+3C+3Cl2=2AlCl3+3CO若據(jù)(1)法制無水AlCl3，無意義(因用Al制成AlCl3再電解制Al)。法需Cl2，而制Cl2需電能。(本小題總共4分)[注]此題的應(yīng)答可能與標(biāo)準(zhǔn)答案的表述不同，但只要說到點(diǎn)子上都可得分。[評注]應(yīng)答結(jié)果，大多數(shù)學(xué)生答不出來。因為學(xué)生沒有從原料的來源上考慮問題。這就是說，命題人的測試切中要害，我們現(xiàn)在的中學(xué)教學(xué)在聯(lián)系實(shí)際的理解上可能有些問題。[試題分析與解題思路(3)]第三小題需要反復(fù)思考題面給出的三個反應(yīng)的可能組合才會找到答案。這個試題是熱化學(xué)定律的靈活運(yùn)用。思考容量大，但最后得到的結(jié)果是唯一的。[解(3)](2)式-(1)式N2O=N2+1/2O2+0.94kJ/gNH4NO3或41.4kJ/mol(2分)這個熱反應(yīng)方程式是N2O分解熱式-(2)式(CH2)n+3/2O2=nCO2+nH2O+2.82nkJ/moL或676.8nkJ/mol這個熱反應(yīng)方程式是(CH2)n的燃燒熱。(2分)[試題分析與解題思路(4)]第四小題的信息分析是很難的，只有想象力豐富的學(xué)生才可能答得上來。如果學(xué)生想到滴定反應(yīng)電導(dǎo)降低意味著產(chǎn)物的離子總數(shù)比反應(yīng)物離子總數(shù)少，就應(yīng)將水溶液的中和反應(yīng)遷移到這種以BrF3為溶劑的新情景中來，想到這個滴定反應(yīng)一定是生成了溶劑分子，于是就會想到題面給出的Br2PbF10可以看成是BrF2+與PbF62–的結(jié)合物，這樣，問題就得解了。[解(4)]2KBrF4+(BrF2)2PbF6=K2PbF6+4BrF3(注：2BrF3=BrF2++BrF4–故KBrF4相當(dāng)于水溶液體系中的KOH(BrF2)2PbF6相當(dāng)于水體系中的質(zhì)子酸)(4分)[評注]此小題應(yīng)答結(jié)果表明，這樣生疏的命題大多數(shù)學(xué)生不知道從哪里想起，答不上來。第八題(11分)乙酸在磷酸鋁的催化作用下生成一種重要的基本有機(jī)試劑A。核磁共振譜表明A分子中的氫原子沒有差別；紅外光譜表明A分子里存在羰基，而且，A分子里的所有原子在一個平面上。A很容易與水反應(yīng)重新變成乙酸。回答如下問題：(1)寫出A的結(jié)構(gòu)式。(2)寫出A與水的反應(yīng)方程式。(3)寫出A與氫氧化鈉的反應(yīng)方程式。(4)寫出A與氨的反應(yīng)方程式，有機(jī)產(chǎn)物要用結(jié)構(gòu)式表示。(5)寫成A與乙醇的反應(yīng)方程式，有機(jī)產(chǎn)物要用結(jié)構(gòu)式表示。[試題分析與解題思路]這個試題的題路與第一題相似。整個問題圍繞在A是什么上。同樣給出了一個生成反應(yīng)。提供了A的結(jié)構(gòu)信息和性質(zhì)信息。從思考容量看，比第一題簡單。單從生成反應(yīng)很難得知A是什么。單而從A的組成分析和結(jié)構(gòu)分析可以確定A分子里有氫，有羰基，仍然寫不出A是什么。單從A與水反應(yīng)變會乙酸可能會以為A是乙酸酐，但是如果聯(lián)系A(chǔ)中的所有原子都在一個平面上的結(jié)構(gòu)信息，就必須否定A是乙酸酐。綜合所有的信息，就可以大膽地得出結(jié)論：A是乙酸在磷酸鋁催化下發(fā)生分子內(nèi)脫水生成的一種一般有機(jī)化學(xué)教科書上沒有談到的簡單分子：CH2=C=O。此物質(zhì)并非命題人的杜撰，確實(shí)是一種有機(jī)基本化工原料。進(jìn)而言之，A與水反應(yīng)得酸的信息實(shí)在是給出了A的加成反應(yīng)這樣一種反應(yīng)類型：A的加成反應(yīng)是碳碳雙鍵中的鍵的開裂而不是碳氧雙鍵的鍵開裂(一個信息有好幾重意義，此為一例)，如果意識到其他A的反應(yīng)都是加成反應(yīng)，對這個信息進(jìn)行擴(kuò)展，就可以寫出所有反應(yīng)式。[解](1)3分(2)+HOH→2分(3)+HONa→2分(4)+HNH2→2分(5)+CH3CH2OH→2分[評注]基本上是：好學(xué)生能得全分，差學(xué)生答不上來。得滿分的學(xué)生較多。有人認(rèn)為，已經(jīng)知道C3O2及其水化反應(yīng)的學(xué)生可能占了便宜。后者是過去的一道初賽題。因而可能這道題存在不公平競爭的問題。經(jīng)查，答出第一題的答不出此題。應(yīng)該說，在思路上，兩題是相似的，答得上第一題，此題似應(yīng)不在話下?？墒鞘聦?shí)上不。另外，答上第一題的學(xué)生可能有機(jī)化學(xué)基礎(chǔ)太差，因而答不上這個題。1998年全國高中學(xué)生化學(xué)競賽（初賽）試題評析1．某芳香烴A，分子式C9H12。在光照下用Br2溴化A得到兩種一溴衍生物（B1和B2），產(chǎn)率約為1:1。在鐵催化下用Br2溴化A也得到兩種一溴衍生物（C1和C2）；C1和C2在鐵催化下繼續(xù)溴化則總共得到4種二溴衍生物（D1、D2、D3、D4）。(13分)（1）寫出A的結(jié)構(gòu)簡式。(5分)（2）寫出B1、B2、C1、C2、D1、D2、D3、D4的結(jié)構(gòu)簡式。(8分)[評析]A是"芳香烴",至少要有一個苯環(huán)。按分子式C9H12，已不可能有比苯環(huán)更高級的芳香環(huán)，例如萘的分子式是C10H8，已超過9個碳。因而，C9H12是有烴基側(cè)鏈的苯的衍生物是無疑的了。問題是：側(cè)鏈有幾個？側(cè)鏈的組成？粗想起來，以下所有結(jié)構(gòu)似乎都是可能的：但分析試題提供的信息之一——光照下得到2種一溴衍生物，不必細(xì)想，就可以立即排除掉上列的2和7，因為2、7無疑只能得到一種一溴衍生物。3也可排除，因為當(dāng)溴取代三個甲基中的一個氫就可得到3種一溴衍生物，超過2種。如果選手以為7的一溴衍生物不止一種，就說明沒有一溴代只發(fā)生在側(cè)鏈的-碳上的基本知識。這個基本知識比中學(xué)有機(jī)化學(xué)深，被命題人假設(shè)為完全可以通過課外活動達(dá)到的最低限度的高一級的有機(jī)化學(xué)知識。究竟有多少參賽學(xué)生可以達(dá)到這個最低限度的高一級的有機(jī)化學(xué)知識？這需要作統(tǒng)計。如果統(tǒng)計的結(jié)果，超過85%的學(xué)生達(dá)不到這個高一級的有機(jī)化學(xué)知識，說明命題人過高地估計參賽選手的知識水平了，學(xué)生解答該題其余部分也就困難了。1式也可以得到2種一溴代衍生物，但1-溴代甲基-2,3-二甲基苯的產(chǎn)率跟2-溴代甲基-1,3-二甲基苯的產(chǎn)率不會相等，不符合2種一溴衍生物的產(chǎn)率相等的信息。于是只剩下4、5、6三種可能性。然后再分析另一個信息——芳香環(huán)上的氫被溴取代得到2種一溴衍生物。這又需要選手有芳香環(huán)上的氫被取代的定位知識——烴基是一種鄰對位定向基團(tuán)。選手有這個超過中學(xué)化學(xué)知識的高一級的化學(xué)知識嗎？命題人又一次面臨對選手的化學(xué)知識的估計的考驗。命題人認(rèn)為這個知識是中學(xué)化學(xué)知識的自然延伸，應(yīng)該不成問題。例如，甲苯的硝化，中學(xué)化學(xué)教科書上是有的，學(xué)生在學(xué)習(xí)時是不是問過：為什么不得到間位的硝基甲苯？當(dāng)然，似乎應(yīng)當(dāng)有更進(jìn)一步的知識：鄰位和對位取代的幾率是否相等？不過，此題事實(shí)上沒有這個知識也還過得去，因為4、5兩種烷基苯的一溴代衍生物不止2種，于是，就可以認(rèn)定只有6是A了。而且，用一溴衍生物再溴化得到二溴衍生物的信息來驗證，只有A形成的B1和B2繼續(xù)溴化可總共得到4種二溴衍生物：以上分析告訴我們，參加化學(xué)競賽是必須有課外活動對課堂知識作適當(dāng)補(bǔ)充為基礎(chǔ)的，只靠按中學(xué)化學(xué)大綱進(jìn)行的課堂教學(xué)是難以在競賽中取得優(yōu)勝的。然而，在課外活動里補(bǔ)充的化學(xué)知識只限于中學(xué)化學(xué)的自然生長點(diǎn)，不需要大量補(bǔ)充大學(xué)化學(xué)來達(dá)到大學(xué)化學(xué)本科低年級的知識水平。我們既不應(yīng)該要求競賽的知識儲備跟中學(xué)化學(xué)完全相同，也不應(yīng)該過度地要求學(xué)生掌握大量的大學(xué)化學(xué)知識。這里存在一個“度”的問題。如何把握這個“度”，需要參加競賽輔導(dǎo)教師的共同努力?，F(xiàn)在有2種完全相反的傾向，一種是要求化學(xué)競賽完全在中學(xué)化學(xué)大綱的知識水平上開展，另一種是要求競賽在盡量高的知識水平的基礎(chǔ)上開展。我們的想法是，盡量努力往中學(xué)化學(xué)水平上靠，但是決不可能只按中學(xué)化學(xué)水平進(jìn)行競賽，原因是我國的中學(xué)化學(xué)知識水平（指作為升學(xué)預(yù)備教育的化學(xué)課程的知識水平）比起國際中學(xué)化學(xué)教育達(dá)到的水平實(shí)在過低，從“面向世界”的角度著眼，只在中學(xué)化學(xué)知識基礎(chǔ)上展開化學(xué)競賽在現(xiàn)階段是不可行的。我們的努力是發(fā)展在我們心目中的“國際中學(xué)化學(xué)的知識水平”上的高智力型的化學(xué)競賽,作為課堂教學(xué)的延伸和補(bǔ)充。2．100.0g無水氫氧化鉀溶于100.0g水。在T溫度下電解該溶液，電流強(qiáng)度I=6.00安培,電解時間10.00小時。電解結(jié)束溫度重新調(diào)至T，分離析出的KOH·2H2O固體后，測得剩余溶液的總質(zhì)量為164.8g。已知不同溫度下每100g溶液中無水氫氧化鉀的質(zhì)量為:溫度/oC0102030KOH/g49.250.852.855.8求溫度T，給出計算過程，最后計算結(jié)果只要求兩位有效數(shù)字。(15分)注：法拉第常數(shù)F=9.65X104C/mol，相對原子質(zhì)量：K39.1O16.0H1.01[評析]（1）過去我們總覺得我國中學(xué)生比國際中學(xué)生平均計算能力高，另一方面,我們又主張不要在中學(xué)化學(xué)里過多搞計算，以失去其他課程不能代替的中學(xué)化學(xué)課程自身的功能,如從宏觀與微觀兩個層次上的思考,帶有創(chuàng)造性發(fā)展魅力的化學(xué)符號體系,從觀察到實(shí)驗而后進(jìn)行邏輯推理與豐富想象結(jié)合的思考,等等，因而多年賽題沒有計算題。然而考察近年我國國際競賽選手的計算能力，發(fā)現(xiàn)竟有明顯下降趨勢，他們常因“低級錯誤”而丟分——如代錯了數(shù)，不會列算式，不懂得計算前先找出最佳路線，不懂得有效數(shù)字的意義，寫數(shù)字時發(fā)生筆誤，甚至不會用計算器，等等——因而決定在今年初賽里適當(dāng)?shù)卦黾右恍┗瘜W(xué)計算。（2）本題涉及的計算的第一部分屬于中學(xué)化學(xué)水平中難度最大的計算之一——帶結(jié)晶水的溶解度計算，而這個溶解度計算又是與中學(xué)物理學(xué)中的電量計算結(jié)合的，更增加了試題的綜合程度?？赡苡行┻x手一開始會感到無從下手。解題的第一個突破口是：電解過程哪種物質(zhì)被分解了？選手應(yīng)當(dāng)?shù)贸鏊浑娊獾慕Y(jié)論。這被認(rèn)為是中學(xué)化學(xué)的知識。那么，有多少水被分解了呢？這需要會計算總共消耗了多少電量。這屬于中學(xué)物理學(xué)中的基本知識（法拉第常數(shù)在中學(xué)化學(xué)里不要求）：10.00小時6.00安培總共提供電量Q=It=216·103C相當(dāng)于2.24mol電子每電解1mol水需電子2個,故有1.12mol水,即20.1g水被電解。（3）從剩余溶液的總質(zhì)量（200g-164.8g）知，有35.2g物質(zhì)離開溶液,其中有20.1g水被電解,由此可得出結(jié)晶的KOH·2H2O的質(zhì)量為15.1g結(jié)晶的KOH的質(zhì)量為(15.1g/92.10g/mol)·M(KOH)=9.2g結(jié)晶水的質(zhì)量為(15.1g/92.10g/mol)·2M(H2O)=5.9g剩余的溶液的質(zhì)量分?jǐn)?shù)濃度為m(KOH)/[m(H2O)+m(KOH)]=55.1%(多保留1位有效數(shù)字)。（4）試題的最終要求是計算電解槽的溫度。根據(jù)上面的計算結(jié)果，每100g溶液里有55.1gKOH，利用試題給出的數(shù)據(jù)（表），得知T應(yīng)在20-30oC之間。這是不是就是答案呢？應(yīng)該說，能夠得到這個溫度范圍就可以給分。但本題問的是溫度而不是溫度范圍，因此只有求出溫度才完全符合要求。求算的方法是：設(shè)此期間溶解度與溫度呈線性關(guān)系,則T=[273+20+(55.1-52.8)/(55.8-52.8)·10]K=301K（答：28oC）估計許多選手不會達(dá)到這個要求。因為這種計算的基礎(chǔ)是設(shè)在10oC的范圍內(nèi)溶解度與溫度上呈線性關(guān)系。這種設(shè)想是與本題最后答案要求的有效數(shù)字位數(shù)有關(guān)的。這就要求學(xué)生懂得有效數(shù)字的物理意義。如果學(xué)生對本題最后一句話“最后計算結(jié)果只要求兩位有效數(shù)字”根本不領(lǐng)會，就不可能作這種設(shè)想。這是命題人力求在競賽中體現(xiàn)的命題思想——體現(xiàn)科學(xué)方法。既然溶解度數(shù)據(jù)有三位有效數(shù)字而計算結(jié)果又只需要2位有效數(shù)字，就允許采用一種不造成超過有效數(shù)字精度范圍的近似計算方法。這是很基本的科學(xué)原則。科學(xué)課程應(yīng)當(dāng)體現(xiàn)這種素質(zhì)訓(xùn)練。素質(zhì)不是空話，是要具體落實(shí)的。有的人認(rèn)為這種要求太高。這種認(rèn)識上的差異實(shí)質(zhì)上反映了科學(xué)課程目標(biāo)的兩種不同觀念。不強(qiáng)調(diào)科學(xué)方法和科學(xué)思想乃至科學(xué)態(tài)度、意識和品質(zhì)的課程只能是就事論事的知識積累性教學(xué)，不是素質(zhì)教育。3．迄今已合成的最重元素是112號，它是用高能原子轟擊的靶子，使鋅核與鉛核熔合而得。科學(xué)家通過該放射性元素的一系列衰變的產(chǎn)物確定了它的存在，總共只檢出一個原子。該原子每次衰變都放出一個高能粒子，最后得到比較穩(wěn)定的第100號元素鐨的含153個中子的同位素。（7分）（1）112號是第幾周期第幾族元素？（2）它是金屬還是非金屬？（3）你認(rèn)為它的最高氧化態(tài)至少可以達(dá)到多少？（4）寫出合成112元素的反應(yīng)式（注反應(yīng)式中的核素要用諸如1H、等帶上下標(biāo)的符號來表示，112號元素符號未定，可用M表示）。[評析]（1）這個試題的頭三個問題相信所有參加課外化學(xué)興趣小組的選手都能夠答得上來，近乎送分，顯然是命題人讓參賽人輕松一下，盡管要作最簡單的算術(shù)，并在腦中浮現(xiàn)出一張周期表。（2）這道試題的難點(diǎn)在第4問。學(xué)生必須首先懂得粒子是質(zhì)量數(shù)為的氦核。這屬于中學(xué)物理知識。這體現(xiàn)了命題人的又一命題思想中學(xué)物理學(xué)基本知識始終是化學(xué)競賽必需的基礎(chǔ)。思維流暢而敏捷的學(xué)生一眼就可發(fā)現(xiàn)，衰變的最終產(chǎn)物的質(zhì)量數(shù)是奇數(shù)，而兩個原子核融合后的質(zhì)量數(shù)是偶數(shù)，核電荷又呈加和關(guān)系，因此，必定在融合時放出一個中子。這樣，作簡單的減法，就可以得出號元素的質(zhì)量數(shù)，問題就引刃而解了：從到釋放個質(zhì)子，故共計發(fā)生次衰變，放出個粒子，即放出個中子，而題面信息說鐨有個中子，故的中子數(shù)應(yīng)為，質(zhì)量數(shù)為：+=+4．100.00mLSO32–和S2O32–的溶液與80.00mL濃度為0.0500mol/L的K2CrO4的堿性溶液恰好反應(yīng),反應(yīng)只有一種含硫產(chǎn)物和一種含鉻產(chǎn)物;反應(yīng)產(chǎn)物混合物經(jīng)鹽酸酸化后與過量的BaCl2溶液反應(yīng),得到白色沉淀,沉淀經(jīng)過濾、洗滌、干燥后稱量，質(zhì)量為0.9336g。相對原子質(zhì)量：S32.06Cr51.996O15.999Ba137.34（1）寫出原始溶液與鉻酸鉀溶液反應(yīng)得到的含硫產(chǎn)物和含鉻產(chǎn)物的化學(xué)式。（2）計算原始溶液中SO32–和S2O32–的濃度。(10分)[評析]（1）這是一道有化學(xué)計算的元素化學(xué)與定量分析化學(xué)結(jié)合的試題。試題提問（得分點(diǎn)）很少，但內(nèi)涵不少，這或許是命題人的有意設(shè)計——以綱帶目，突出重點(diǎn)。為降低主反應(yīng)的知識難度，題面指出反應(yīng)物中只有一種含硫產(chǎn)物和一種含鉻產(chǎn)物。解題的第一個關(guān)鍵是搞清楚它們是什么。產(chǎn)物之一是SO42–應(yīng)不成問題，如果有的解題人不知道SO32–在堿性溶液里會不會被CrO42–離子氧化，這不要緊，后半題在鹽酸溶液里生成鋇鹽沉淀，就會否定產(chǎn)物是亞硫酸根的思考（中學(xué)化學(xué)知識告訴我們亞硫酸鋇溶于鹽酸）。另一個反應(yīng)產(chǎn)物選手很可能寫錯。因為選手可能不顧堿性溶液的信息而寫成Cr3+離子。根據(jù)答案，這是一定不能得分的。這被認(rèn)為是中學(xué)化學(xué)知識的適當(dāng)延伸，因為中學(xué)化學(xué)里討論了鋁卻沒有推廣到鉻。至于Cr(III)在堿性的具體形態(tài)，試題要求比較低,寫哪一個都可以：Cr(OH)4–或KCr(OH)4或Cr(OH)63–或K3Cr(OH)6或Cr(OH)3，而且寫什么都不會影響第二問的應(yīng)答結(jié)果，這是試題設(shè)計上的精巧之處。（2）此題的計算屬高考常見的二元一次聯(lián)立方程。第一個方程不難得出：產(chǎn)物里的硫的來源有兩個，設(shè)物質(zhì)的量：n(SO32–)=x和n(S2O32–)=y,硫酸鋇里的硫的摩爾數(shù)是這兩種反應(yīng)物里硫的摩爾數(shù)的加和,所以等于x+2yx+2y=0.9336g/233.3g/mol為得出另一個數(shù)學(xué)方程，一般解法是先寫出配平的氧化還原反應(yīng)，但是，也可以直接比較硫和鉻反應(yīng)前后的氧化態(tài)。后一思路更簡潔，更值得推薦。由于有兩種可能的解法，因而試題沒有對寫配平方程式判分。按寫方程式的思路（這是費(fèi)時的，但作為試題評析，是更直觀的；為降低配平反應(yīng)方程式的困難，我們選Cr(OH)3為鉻的產(chǎn)物,寫鉻的其他產(chǎn)物也一樣得出系數(shù)關(guān)系）：3SO32–+2CrO42–+5H2O=3SO42–+2Cr(OH)3+4OH–3摩爾SO32–與2摩爾CrO42–相當(dāng)，若不發(fā)生第二個反應(yīng)，3:2=x:鉻的摩爾數(shù)鉻的摩爾數(shù)=2x/33S2O32–+8CrO42–+17H2O=6SO42–+8Cr(OH)3+10OH–3摩爾S2O32–與8摩爾CrO42–相當(dāng)若不發(fā)生第一個反應(yīng),同理得8y/3=鉻的摩爾數(shù)兩個反應(yīng)都發(fā)生，故有：2/3x+8/3y=80.00mLX0.0500mol/L將2個數(shù)學(xué)方程聯(lián)立,即可得解:x=2.0X10–3mol;y=1.0X10–3mol(4分)（3）原始溶液的濃度:c(SO32–)=2.0X10–2mol/L;c(S2O32–)=1.0X10–2mol/L(4分)。這像是送分,但經(jīng)驗告訴我們,粗心大意的應(yīng)試人經(jīng)常會忘記這一步,因而要重罰,以示警鐘。這4分既好拿又不好拿，不能跟上面的勞動量比，它們沒有可比性，因為后者是心理測試分，前者是運(yùn)算技能分。（4）本題的數(shù)據(jù)是理想的，若用實(shí)測數(shù)據(jù)，對學(xué)生更有教育意義，國際競賽就常取后者，本試題的命題人可能是有意降低試題難度而采用了理想數(shù)據(jù)，是否恰當(dāng)，值得討論，若用了實(shí)測數(shù)據(jù)我國學(xué)生會不會利用，又值得試驗。5．鎢酸鈉Na2WO4和金屬鎢在隔絕空氣的條件下加熱得到一種具有金屬光澤的、深色的、有導(dǎo)電性的固體，化學(xué)式NaxWO3，用X射線衍射法測得這種固體的立方晶胞的邊長a=3.80X10–10m，用比重瓶法測得它的密度為d=7.36g/cm3。已知相對原子質(zhì)量：W183.85，Na22.99，O16.00，阿伏加德羅常數(shù)L=6.022X1023mol–1。求這種固體的組成中的x值(2位有效數(shù)字),給出計算過程。(12分)[評析](1)阿伏加德羅數(shù)是中學(xué)化學(xué)的一個重要概念，幾乎出現(xiàn)在歷屆高考題中。阿伏加德羅數(shù)是如何測得的呢?測定已知確切化學(xué)組成和晶系的純凈晶體的密度是獲得阿伏加德羅數(shù)的實(shí)驗方法之一。關(guān)系式是：dVL=ZM，其中d是密度，V是一個晶胞的體積，L是阿伏加德羅數(shù)（因奧地利人勞施密特Loschmidt第一個測定了阿伏加德羅數(shù)，國際上習(xí)慣用勞施密特的第一個字母L作為阿伏加德羅數(shù)的符號），如果一個晶胞里的原子數(shù)相當(dāng)于化學(xué)式表達(dá)的原子數(shù)（Z=1），該乘積就等于該物質(zhì)的摩爾質(zhì)量M了。如果Z不等于1，乘積dVL當(dāng)然等于ZM。在這一實(shí)驗方法中，d，V，M都是測定值，都會影響阿伏加德羅數(shù)的準(zhǔn)確性。本題是這個重要實(shí)驗方法的逆運(yùn)算，而且也是一種獲得化學(xué)組成的常規(guī)實(shí)驗方法。（2）試題告訴我們NaxWO3（即鎢青銅；試題可能有意不給出名稱）屬于立方晶系，晶胞邊長a=3.80·10–10m,這等于就告訴我們晶胞體積Vcell=a3=5.49·10–29m3。試題也給了密度d和阿伏加德羅數(shù)L，因而可以得到：dVL=7.36·103kg/m3·5.49·10–29m3·6.022·1023mol–1=243g/mol然而試題并沒有告訴我們Z=？，也沒有告訴我們NaxWO3中的x=？這就要進(jìn)行假設(shè)。這是解題的關(guān)鍵。命題人認(rèn)為這體現(xiàn)一種科學(xué)方法。試題明確要求計算過程,也就是考察學(xué)生能否領(lǐng)悟而且表述出這個科學(xué)方法(而且對這一點(diǎn)給了全題1半的分值)。首先，試題告訴我們鎢青銅是鎢酸鈉用鎢還原的產(chǎn)物，這就告訴我們x一定大于零，小于2。若先假設(shè)為1，又假設(shè)Z=1，則得：ZM'=M(W)+3M(O)+M(Na)=254.84g/molZM'與dVL對比,說明Z=1的假設(shè)是正確的,因x的取值不會造成成倍的差別。于是就可以用dVL=M(NaxWO3)的關(guān)系式求出x，得到x=(243–183.9-48.0)/22.99=0.48（若作連續(xù)運(yùn)算也可能得到0.49，試題要求2位有效數(shù)字，得到0.48或者0.49都是正確答案）。6.化合物C是生命體中廣泛存在的一種物質(zhì)，它的人工合成方法是：（1）在催化劑存在下甲醇與氨氣反應(yīng)得到A。（2）在催化劑存在下乙烯跟氧氣反應(yīng)得到B。（3）在水存在下A和B反應(yīng)得到C。C的脫水產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)如下：寫出C的合成反應(yīng)的化學(xué)方程式，A、B、C要用結(jié)構(gòu)式表示。（10分）[評析]（1）這個試題涉及的物質(zhì)C是膽堿（choline）。膽堿是一種重要的代謝物質(zhì)，也是生物膜物質(zhì)——磷脂的分子結(jié)構(gòu)中的重要組元。試題有意作了模糊處理，沒有給出C的名稱，而且對它的合成方法也作了模糊處理——（i）在Al2O3催化作用下令氨氣與甲醇反應(yīng)得到一甲基胺、二甲基胺和三甲基胺三種產(chǎn)物，其中三甲基胺是合成膽堿的中間物（A）。（ii）在銀催化下乙烯跟氧氣反應(yīng)得到環(huán)氧乙烷（B）。試題有意地只給出合成A和B的反應(yīng)，既沒有寫反應(yīng)條件，也沒有說A和B是什么。這是為解題設(shè)置障礙，也是為避免有的選手曾經(jīng)學(xué)到過這些知識而被再認(rèn)，以體現(xiàn)以考核能力為主不以考核知識為主的競賽原則。試題接著指出，在水存在下A和B反應(yīng)得到膽堿C，卻沒有給出膽堿的結(jié)構(gòu)。到了最后，試題給出膽堿的脫水產(chǎn)物——神經(jīng)堿（neurin）——的結(jié)構(gòu)：（2）這就要求學(xué)生根據(jù)神經(jīng)堿的結(jié)構(gòu)進(jìn)行倒推——（i）神經(jīng)堿加水得到什么？水分子當(dāng)然是加到雙鍵的兩端。如果按照C=C雙鍵的加成規(guī)則，OH—應(yīng)該加到中間的碳原子上，但這里進(jìn)行的是逆向推理，并不是真的進(jìn)行神經(jīng)堿與水的加成反應(yīng)，因此，學(xué)生應(yīng)該假設(shè)羥基有兩種可能的位置——在端位碳上或中間的碳上；（ii）然后進(jìn)行思考，所得到的假設(shè)的C分子的結(jié)構(gòu)里從哪里切開可以得到A、B和水三種物質(zhì)？這是考里逆合成原理的簡單例子。顯然羥基在端位的結(jié)構(gòu)才是正確的；（iii）再聯(lián)系A(chǔ)和B的合成反應(yīng)，確證A和B的結(jié)構(gòu)，思考圖式如下：應(yīng)該指出的是，如果參賽者將羥基掛在中間的碳原子上，也應(yīng)當(dāng)是正確答案，只是相對應(yīng)的是乙烯氧化應(yīng)得到乙醛。乙醛的羰基加成便會得到這后一種結(jié)構(gòu)。因為參賽選手并不知道膽堿的結(jié)構(gòu)式?？上?，此題的答案忽略了這一點(diǎn)，這是命題人的失誤。我們?yōu)檫@些選手沒有得分感到惋惜。命題人的這一失誤源于刪去了乙烯氧化的催化劑，這原本是想減少背誦化學(xué)反應(yīng)。答案相反卻為知道膽堿結(jié)構(gòu)式的選手占了便宜。（3）可見這道試題的科學(xué)方法才是考察點(diǎn)，命題人設(shè)想合成A和B的反應(yīng)是學(xué)生生疏的，盡管是有機(jī)工業(yè)生產(chǎn)實(shí)際，卻不是基本有機(jī)反應(yīng)類型。這充分體現(xiàn)了命題人的思想——不考察學(xué)生是否有合成A、B和C的反應(yīng)的知識，競賽的基礎(chǔ)不是背誦已經(jīng)學(xué)過的反應(yīng)，而是考核學(xué)生根據(jù)試題給出的信息用有限的知識理解信息的能力。7．三種等摩爾氣態(tài)脂肪烷烴在室溫（25oC）和常壓下的體積為2升，完全燃燒需氧氣11升；若將該氣態(tài)脂肪烴混合物冷至5oC，體積減少到原體積的0.933倍。試寫出這三種脂肪烴的結(jié)構(gòu)式，給出推理過程。注：已知該混合物沒有環(huán)烴，又已知含5個或更多碳原子的烷烴在5oC時為液態(tài)。(12分)[評析]（1）解題的第一步是寫出用直鏈烷烴通式來表示的完全燃燒的化學(xué)方程式：CnH2n+2+（1.5n+0.5）O2=nCO2+（n+1）H2O寫出通式的依據(jù)自然是試題告訴我們——這三種氣態(tài)烷烴中沒有環(huán)烷。（2）再根據(jù)三種烷烴是等摩爾的信息，就可以列出一組三個一元一次方程：n1n2n31271361452352443342/3L(1.5n1+0.5)=(n1+1/3)L2/3L(1.5n2+0.5)=(n2+1/3)L2/3L(1.5n3+0.5)=(n3+1/3)L因而：n1+n2+n3+1=11;n1+n2+n3=10（n平均值0.33）（3）第三步是用嘗試法：如右表所示，只有2,4,4是可能的答案（據(jù)試題提供的注釋性信息，表中前4個組合均有高于4碳的烷而不可能，又因丙烷沒有異構(gòu)體，3,3,4組合不可能）。用其他方法(如n平均值等)得分相同（但試題答案要求必須寫推理過程）。故：三種烷是CH3CH3、CH3CH2CH2CH3、CH3CH(CH3)CH3（4）此題中的數(shù)據(jù)0.933用于驗證三種烷在5oC下都是氣體,因V278/V298=278/298=0.933（注：試題的答案要求必須有這種驗算或者類似的推理，否則此要點(diǎn)不得分）（5）因而這個試題的主要考核點(diǎn)是學(xué)生的推理能力，包括利用通式和數(shù)學(xué)方法的能力。8．鋨的名稱源自拉丁文，原義“氣味”，這是由于鋨的粉末會被空氣氧化為有惡臭的OsO4（代號A，熔點(diǎn)40oC，沸點(diǎn)130oC）。A溶于強(qiáng)堿轉(zhuǎn)化為深紅色的[OsO4(OH)2]2–離子（代號B）,向含B的水溶液通入氨,生成C，溶液的顏色轉(zhuǎn)為淡黃色。C十分穩(wěn)定。C是A的等電子體，其中鋨的氧化態(tài)仍為+8。紅外圖譜可以檢出分子中某些化學(xué)鍵的振動吸收。紅外譜圖顯示C有一個四氧化鋨所沒有的吸收。C的含鉀化合物是黃色的晶體，與高錳酸鉀類質(zhì)同晶。（8分）(1)給出C的化學(xué)式。(2)給出A、B、C最可能的立體結(jié)構(gòu)。[評析](1)這是一道謎語式試題。解謎的關(guān)鍵是充分理解和綜合利用信息。思考線索可以用如下圖解表述：(2)這類謎語式試題，從哪一條線索開始思索并無絕對優(yōu)劣之分，關(guān)鍵是一開始思索就要形成自己的邏輯順序，而且不宜朝三暮四隨意改動，以免陷入一團(tuán)亂麻，當(dāng)然，在思索過程中應(yīng)當(dāng)注意左右逢源。因而，謎語式試題最能考察學(xué)生的思維品質(zhì)——邏輯性、廣闊性、應(yīng)變性、靈活性、流暢性、精確性和深刻性，等等。下面是其中一條思索路線：C是OsO4(OH)2與NH3反應(yīng)的產(chǎn)物告訴我們C中應(yīng)該有N;C是OsO4的等電子體而C中Os的氧化態(tài)仍等于+8告訴我們,若用N代替O,每進(jìn)行一次代替將使C增加一個負(fù)電荷（因N是第5族的有5個價電子而O是第6族的有6個價電子；等電子概念在競賽大綱上有要求）;KC是KMnO4的類質(zhì)同晶可確認(rèn)C是-1價離子——因此,可確定C中只有一個N,它的化學(xué)式應(yīng)該是OsO3N–;這個結(jié)構(gòu)與C中有一個OsO4沒有的化學(xué)鍵是吻合的。(3)謎語式信息題的謎底經(jīng)常出乎意料,而用已有模式來套常常反而得不出謎底，這道試題也不例外。這就考察了解題人的創(chuàng)造性思維的水平。江澤民同志如何發(fā)展另外，解這類試題最不能忘記的一點(diǎn)是所有的信息都應(yīng)當(dāng)吻合。這考察解題人的思維嚴(yán)密性和全面性。解題人很可能一開始以為C可能含NH3（作為Os的配體，這是一種已知的模式），但是，C的含鉀化合物與高錳酸鉀類質(zhì)同晶，C只檢出一個OsO4所沒有的化學(xué)鍵等都告訴我們，設(shè)想C中含NH3是錯誤的，應(yīng)該被否定。既然是假定，就既有正確的可能，又有錯誤的可能，及時并勇于修正錯誤是一個獲得成功的人不可缺少的品質(zhì)。9．1932年捷克人Landa等人從南摩拉維亞油田的石油分餾物中發(fā)現(xiàn)一種烷（代號A），次年借X-射線技術(shù)證實(shí)了其結(jié)構(gòu)，竟是由一個叫Lukes的人早就預(yù)言過的。后來A被大量合成，并發(fā)現(xiàn)它的胺類衍生物具有抗病毒、抗震顫的藥物活性，開發(fā)為常用藥。下圖給出三種已經(jīng)合成的由2，3，4個A為基本結(jié)構(gòu)單元“模塊”像搭積木一樣“搭”成的較復(fù)雜籠狀烷。（13分）請根據(jù)這些圖形畫出A的結(jié)構(gòu)，并給出A的分子式。圖中B、C、D三種分子是否與A屬于一個同系列中的4個同系物？為什么？如果在D上繼續(xù)增加一“塊”A“模塊”，得到E，給出E的分子式。E有無異構(gòu)體？若有，給出異構(gòu)體的數(shù)目，并用100字左右說明你得出結(jié)論的理由，也可以通過作圖來說明。[評析]（1）這是一道看圖識字式的考察選手的空間想象力和推理能力的試題。試題說B、C、D是用A搭積木式搭成的籠狀烷，就應(yīng)該想象得出它們都是以A為母體共用椅式六元環(huán)形成的，因此就能推出A的結(jié)構(gòu)式，并由此得到A的分子式。（3分）C10H16（2分）（2）A、B、C、D在結(jié)構(gòu)上具有相同的特征，在組成上總是相差一個(-C4H4)級差，可以用一個通式來表示：C4n+6H4n+12，n=1，2，3，4...，符合同系列的定義，因此它們是一個同系列（3分）。在這里，存在如何理解同系列概念的問題。中學(xué)化學(xué)教科書上是在講甲烷、乙烷、丙烷時給出同系列的定義的。有的人以為同系列的級差必須像直鏈烷烴那樣是CH2。這當(dāng)然是一種誤解。最簡單的例子是苯、萘、蒽，它們也可以寫出一個通式，也有相同的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，也有一個級差，但不是CH2而是C4H2，你能說它們不是一個同系列嗎？命題人有通過這道試題來檢驗中學(xué)教學(xué)的意圖。為照顧教學(xué)實(shí)際，命題人在這個考核點(diǎn)上分值比較低，3分。（3）用通式就可以推論再增加一個積木母體A，就得到化學(xué)式為C26H32的E。E有沒有異構(gòu)體呢？這先要正確理解A的結(jié)構(gòu)。A共有4個六元環(huán)，全是椅式的，盡管從圖上看起來似乎不同，事實(shí)上卻是完全相同的，因為它有4個碳原子是連接3個碳原子的，另有4個碳原子是連接2個碳原子的，這兩類碳原子是相間的，同類碳原子沒有什么不同，故A中4個六元環(huán)都是等同的。然而D中六元環(huán)卻因取向不同，可分為互不相同的3組，故而C26H32應(yīng)當(dāng)有3種異構(gòu)體（但必須注意：A中的碳不能再連到D中已與4個碳原子相連的碳原子上——可以昵稱這種不能再連接的碳原子為“啞碳”）。[用其他方法也可以，只要得到的異構(gòu)體數(shù)目正確得分相同。如下圖，把A的體心（質(zhì)心）位置標(biāo)出，把質(zhì)心用直線相連，也可以清晰地判斷E的異構(gòu)現(xiàn)象。]該試題的問題是沒有指出手性異構(gòu)體的可能存在。這本是初賽水平的限制。從對稱性的角度分析，D的點(diǎn)群是C2h，加上一個稠合的金剛烷后，對稱性將降為該點(diǎn)群的子群，即CS、C2或C1。上圖第一個結(jié)構(gòu)的對稱性很易看出是CS，因為紙面上的鏡面沒有因第五個金剛烷的稠合而消失，而后兩種結(jié)構(gòu)的點(diǎn)群都是C1，因為稠合的第五個金剛烷既使原來的D失去了對稱中心，又使D失去了二重軸和鏡面，就會出現(xiàn)對映異構(gòu)體。換言之，如果考慮到手性異構(gòu)的存在，異構(gòu)體的總數(shù)不是3種而是5種。（5分）1999年全國高中學(xué)生化學(xué)競賽（初賽）試題分析第一題(12分)12.0g含2種化合物(由常見元素組成)的近白色固體溶于過量鹽酸,釋放出2.94L氣體(標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)),氣體密度為同溫度下空氣密度的1.52倍;剩余的不溶性殘渣含氧53.2%，既不溶于酸