中國化學(xué)會(huì)第24屆全國高中學(xué)生化學(xué)競(jìng)賽（省級(jí)賽區(qū)）

試卷、答案及評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)（2010年9月15日）題號(hào)1234567891011總分滿分155781181361179100評(píng)分通則.凡要求計(jì)算或推導(dǎo)的，必須示出計(jì)算或推導(dǎo)過程。沒有計(jì)算或推導(dǎo)過程，即使結(jié)果正確也不得分。.有效數(shù)字錯(cuò)誤，扣0.5分，但每一大題只扣1次。.單位不寫或表達(dá)錯(cuò)誤，扣0.5分，但每一大題只扣1次。.只要求1個(gè)答案、而給出多個(gè)答案,其中有錯(cuò)誤的，不得分。.方程式（不是反應(yīng)式!）不配平不得分。.用鉛筆解答（包括作圖）無效。.使用涂改液涂改的解答無效。.不包括在標(biāo)準(zhǔn)答案的0.5分的題，可由省、市、自治區(qū)評(píng)分組討論決定是否給分。.答案中紅色字為標(biāo)準(zhǔn)答案，而藍(lán)字體（加下劃線）為注釋語不屬于答案。H元素周期表He1.UU8LiAG/l1BeomoBmqiC10mN1mOF1ncd4.003NeCQ106.941Na9.012Mg10.81Al。乙no12.01Sigqnn14.01P16.00Srecr19.00Cl20.18ArOS22.99K391024.31Ca4八八QSc4496Ti4788V5094CrnnMnFe5585Co<0noNiCuZn653926.9uGa697228.09Ge30.9/As749232.07Se7Q9635.45Br70nn39.95Kr..RbQS4740.08SrYRR01.ZrNbq。0152.00MoOS54.94TcGOQI.Ruini158.93Rh1n58.69Pd1a63.55Ag1070.Cd1124.In114872.61Sn11Q7Sb.Te1。7679.90I1^6983.80Xe191985.47Cs1onn87.62Ba1Quu.，j-?—?/a.—Hf172c92.91Ta1onq95.94W98.91Re1QUG101.1Os102.9Ir106.4Pt107.9Au1con_i__i_.1Hgonnf.J-J-1.DTl118.7Pb.Bi.PoS10].At「101131.3Rn132.9Fr[223]137.3Ra.[226]Ac-Lr178.5Rf180.9Db183.9Sg186.2Bh190.2Hs192.2Mt195.1Ds197.0Rg200.6Cn204.4Uut207.2Uuq209.0UupL^10JUuhL^10J.UusUuoLaCePrNdPmSmEuGdTbDyHoErTmYbLuAcThPaUNpPuAmCmBkCfEsFmMdNoLr氣體常數(shù)R=8.31447JK-1mol-1法拉第常數(shù)F=96485Cmol-1阿佛加德羅常數(shù)NA=第1頁共11頁6.022142x1023mol-i第1題（15分）1-12009年10月合成了第117號(hào)元素，從此填滿了周期表第七周期所有空格，是元素周期系發(fā)展的一個(gè)里程碑。117號(hào)元素是用249Bk轟擊48Ca靶合成的，總共得到6個(gè)117號(hào)元素的原子，其中1個(gè)原子經(jīng)p次a衰變得到270Db后發(fā)生裂變；5個(gè)原子則經(jīng)q次a衰變得到281Rg后發(fā)生裂變。用元素周期表上的117號(hào)元素符號(hào)，寫出得到117號(hào)元素的核反應(yīng)方程式（在元素符號(hào)的左上角和左下角分別標(biāo)出質(zhì)量數(shù)和原子序數(shù)）。48Ca+249Bk=294Uus+3n48Ca+249Bk=293Uus+4n20 97 117 20 97 117每式1分，畫箭頭也得1分。兩式合并為648Ca+6249Bk=294Uns+5293Uns+23n也得滿分。 _ F _ 、I/I，▼ 20 97 117 97 （2分）1-2寫出下列結(jié)構(gòu)的中心原子的雜化軌道類型：[(C6H<)鞏卜(c6H5)2XeU(C6H5)Jsp3d3（1分）其他答案不得分。sp3d（1分）其他答案不得分。sp3（1分）其他答案不得分。（3分）1-3一氯一澳二（氨基乙酸根）合鉆（III）酸根離子有多種異構(gòu)體，其中之一可用如下簡(jiǎn)式表示。第2頁共11頁

每式1分。正確畫出5個(gè)幾何異構(gòu)體，未畫對(duì)映體但指明都有對(duì)映異構(gòu)體，各得1.5分。（10分）第2題（5分）最近我國有人報(bào)道，將0.1molL-1的硫化鈉溶液裝進(jìn)一只掏空洗凈的雞蛋殼里，將蛋殼開口朝上，部分浸入盛有0.1molL-1的氯化銅溶液的燒杯中，在靜置一周的過程中，蛋殼外表面逐漸出現(xiàn)金屬銅，同時(shí)燒杯中的溶液漸漸褪色，并變得混濁。2-1設(shè)此裝置中發(fā)生的是銅離子和硫離子直接相遇的反應(yīng)，已知cp。02+心）和cpe（S/S2-）分別為0.345V和-0.476V,nFE?=RTlnK,Ee表示反應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)電動(dòng)勢(shì)，n為該反應(yīng)得失電子數(shù)。計(jì)算25oC下硫離子和銅離子反應(yīng)得到銅的反應(yīng)平衡常數(shù)，寫出平衡常數(shù)表達(dá)式。Cu2++S2-=Cu+Sn=2, lnK=2x96485Cmol-ix（0.345+0.476）V/（8.314JK-imol-ix298.15K）K=5.82X1027； （1分）代入計(jì)算式的數(shù)值因約化導(dǎo)致計(jì)算結(jié)果（K）值不同，K值的指前因子在5.606.93范圍內(nèi)均得滿分。K=[Cu2+]-1[S2-]-1；嚴(yán)格的表達(dá)式為K=（[Cu2+]-1[S2-]-1）XJ2（1分）2-2金屬銅和混濁現(xiàn)象均出現(xiàn)在蛋殼外，這意味著什么？硫離子可從蛋殼內(nèi)通過蛋殼上的微孔向蛋殼外擴(kuò)散并與銅離子反應(yīng)生成銅和硫，而銅離子不能通過蛋殼微孔向蛋殼內(nèi)擴(kuò)散。兩個(gè)要點(diǎn)各0.5分。（1分）2-3該報(bào)道未提及硫離子與銅離子相遇時(shí)溶液的pH?，F(xiàn)設(shè)pH=6,寫出反應(yīng)的離子方程式。Cu2++H2S=Cu+S+2H+（1分）將方程式中的H2S寫成HS-或S2-,即使方程配平了，均不得分。2-4請(qǐng)對(duì)此實(shí)驗(yàn)結(jié)果作一簡(jiǎn)短評(píng)論。開放式。只要寫出了有一定合理性的評(píng)論均可得分。（1分）第3題（7分）早在19世紀(jì)人們就用金屬硼化物和碳反應(yīng)得到了碳化硼。它是迄今已知的除金剛石和氮化硼外最硬的固體。1930年確定了它的理想化學(xué)式。左下圖是2007年發(fā)表的一篇研究論文給出的碳化硼晶胞簡(jiǎn)圖。第3頁共11頁3-1該圖給出了晶胞中的所有原子，除“三原子”（中心原子和與其相連的2個(gè)原子）外，晶胞的其余原子都是B12多面體中的1第3頁共11頁B4C或CB4答￡12c3得0.5分。（1分）3-2該圖有什么旋轉(zhuǎn)軸？有無對(duì)稱中心和鏡面？若有，指出個(gè)數(shù)及它們?cè)趫D中的位置（未指出位置不得分）。有一根3重旋轉(zhuǎn)軸（過上述“三原子”的直線）。（1分）有對(duì)稱中心，在晶胞中心。（1分）有3個(gè)鏡面。鏡面之一垂直于紙面并通過上述“三原子”3個(gè)鏡面的面間角為60o,其交線為三重軸。（1.5分）有3根2重旋轉(zhuǎn)軸，通過鏡面角平分面，與三重軸垂直，交點(diǎn)為對(duì)稱中心。（1.5分）（共計(jì)5分）3-3該晶胞的形狀屬于國際晶體學(xué)聯(lián)合會(huì)在1983年定義的布拉維系七種晶胞中的哪一種?（注：國際晶體學(xué)聯(lián)合會(huì)已于2002年改稱Bravaissystems為latticesystems,后者尚無中文譯名。）標(biāo)準(zhǔn)答案是菱方或“菱面體"rhombohedral）,答“三方”（trigonal），雖不符合國際晶體學(xué)聯(lián)合會(huì)的推薦性規(guī)定，但考慮到國內(nèi)許多教科書的現(xiàn)狀,仍給0.5分。只答“素晶胞”不得分，答“菱方素晶胞”不扣分。 （1分） 第4題（8分）4-1分別將O2、KO2、BaO2和OJAsF/填入與O—O鍵長相對(duì)應(yīng)的空格中。O-O鍵長112pm121pm128pm149pm化學(xué)式O2[AsF6]O2KO.BaO2每空0.5分。（2分）4-2在配合物A和B中，O2為配體與中心金屬離子配位。A的化學(xué)式為[Co2O2（NH3）10]4+，其O—O的鍵長為147pm；B的化學(xué)式為Co（bzacen）PyO2，^O—O的鍵長為126pm，Py是吡啶（C5H5N），bzacen是四齒配體[C6H5-C（O）=CH-C（CH3）=NCH2-]2。B具有室溫吸氧，加熱脫氧的功能，可作為人工載氧體。畫出A和B的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖（圖中必須明確表明O—O與金屬離子間的空間關(guān)系），并分別指出A和B中Co的氧化態(tài)。第4頁共11頁

氧化態(tài)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖第1空2分，第2空3分，O-O-Co畫成直線扣0.5分，氧化態(tài)每空0.5分。（6分）第5題（11分）把紅熱的玻棒插入橙紅色固體A中，A受熱后噴射出灰綠色粉末B和無色無味氣體C。鎂在C中加熱生成灰色固體D。B在過量的NaOH溶液中加熱溶解，得到綠色溶液E。將適量H2O2加入E中，加熱，得到黃色溶液F。F酸化后變?yōu)槌壬芤篏。向G中加入Pb（NO3）2溶液，得到黃色沉淀H。5-1寫出A、B、C、D、E、F、G和H的化學(xué)式。NNHJCrqB CrO.23CN2DMg3N2E NaCr(OH)4FNa2CrO4GNa2Cr2O7HPbCQ每個(gè)化學(xué)式0.5分E寫NaCrO2也得滿分。（4分）5-2寫出由E轉(zhuǎn)變?yōu)镕，F(xiàn)轉(zhuǎn)變?yōu)镚，G轉(zhuǎn)變?yōu)镠的離子方程式。E轉(zhuǎn)變?yōu)镕2Cr（OH）+3HO+2OH-=2CrO2一+8HO 4 2 2 4 2 F轉(zhuǎn)變?yōu)镚2CrO-2H+=CrO2-+HO 4 2-7 2 G轉(zhuǎn)變?yōu)镠2Pb2++CrO2-+HO=2PbCrOJ+2H+ 2_7 2 4 每個(gè)方程式1分。E轉(zhuǎn)變?yōu)镕，寫CrO2-配平，也得滿分。（3分）5-3A中的金屬元素M可以形成MO2和ZnM2O4,它們均為磁性材料，廣泛用于制作磁帶和磁盤。分別寫出MO2和ZnM2O4中M的價(jià)電子組態(tài)。3d2，3d3（1分）5-4A中的金屬元素M可以形成不同形式的羰基化合物或者羰基陰離子，按照18電子規(guī)則畫出Na2[M2（CO）10]的陰離子結(jié)構(gòu)，指出M的氧化態(tài)。QC-,...COOC」CO

OC—QC-,...COOC」CO

OC—}Cr Cr'_COOCCOOCCO2-Cr的氧化態(tài)-1結(jié)構(gòu)式2分，氧化態(tài)1分（3分）第6題（8分）在我國青海、西藏等地有許多干涸鹽湖盛產(chǎn)一種鈉鹽Q。Q為一種易溶于水的白色固體。Q的水溶液用硫酸酸化，得到弱酸X。X為無色小片狀透明晶體。X和甲醇在濃硫酸存在下生成易揮發(fā)的E。E在空氣中點(diǎn)燃呈現(xiàn)綠色火焰。E和NaH反應(yīng)得到易溶于水的白色固態(tài)化合物Z（分子量37.83）。6-1寫出由Q得到X的離子方程式。B4O5(OH)/+3H2O+2H+=4H3BO3MB4O72-配平的方程式也得滿分。(1分)第5頁共11頁6-2寫出X在水中的電離方程式。B（OH）3 + H2O = B（OH）4-+ H+（1分）6-3寫出X和甲醇在濃硫酸存在下生成E的化學(xué)方程式。B(OH)3+3CH3OH=B(OCH3)3+3H2O(1分)6-4寫出E燃燒反應(yīng)的化學(xué)方程式。2B(OCH3)3+9O2=B2O3+6CO2+9H2O (1分)6-5寫出由E和NaH制備Z的化學(xué)反應(yīng)方程式。B(OCH3)3+4NaH=NaBH4+3NaOCH3 (1分)6-6Z在水溶液里的穩(wěn)定性與溶液pH有關(guān)，pH越大越穩(wěn)定。為什么？水溶液的pH越大，叫O+］越低，BH4-和H3O+的反應(yīng)越難，因而NaBH4越穩(wěn)定。（1分）6-7近年來，用Z和過氧化氫構(gòu)建一種新型堿性電池已成為熱門的研究課題。該電池放電時(shí)，每摩爾Z釋放8摩爾電子，標(biāo)準(zhǔn)電動(dòng)勢(shì)大于2V。寫出這種電池放電反應(yīng)的離子方程式。BH4- + 4 H2O2 = B（OH）4- + 4 H2O（2分）第7題（13分）分子篩是一種天然或人工合成的泡沸石型水合鋁硅酸鹽晶體。人工合成的分子篩有幾十種，皆為骨架型結(jié)構(gòu)，其中最常用的是A型、X型、Y型和絲光沸石型分子篩，化學(xué)組成可表示為Mm［AlpSi,n⑦+q）］?％H2O。7-1Si4+、Al3+和02-的離子半徑分別為41pm、50pm和140pm,通過計(jì)算說明在水合鋁硅酸鹽晶體中Si4+和Al3+各占據(jù)由氧構(gòu)成的何種類型的多面體空隙。Si4+Al3+丁=41Pm=0.29r140pmO2-介于0.225和0.414間，四面體r 50pm= =0.36r 140pmO2-介于0.225和0.414間，四面體第6頁共11頁

每個(gè)多面體1分：只答四面體而無正確的計(jì)算和說明，不得分。（2分）根據(jù)多面體幾何學(xué)計(jì)算得出結(jié)論，只要正確，亦各得1分。7-2上述化學(xué)式中的n等于多少？說明理由。若M為2價(jià)離子，寫出m與p的關(guān)系式。n=2；理由：由7-1結(jié)果知，Si（Al）O4為骨架型結(jié)構(gòu)，氧原子被2個(gè)四面體共用（p+q）/n（p+q）=0.5,n=2m=1/2pn值和理由各1分；m與p的關(guān)系1分（3分）通過其他途徑推算，結(jié)果正確，也得滿分。7-3X光衍射測(cè)得Si-O鍵鍵長為160pm。此數(shù)據(jù)說明什么？如何理解？實(shí)測(cè)Si-O鍵鍵長（160pm）遠(yuǎn)小于Si4+和02-的離子半徑之和（181pm）,表明Si-O鍵中已有較大的共價(jià)成分（1分）。Si4+電價(jià)高、半徑小，極化力較大，導(dǎo)致了鍵型變異（離子鍵向共價(jià)鍵過渡）（1分）（2分）7-4說明以下事實(shí)的原因：①硅鋁比（有時(shí)用SiO2/Al2O3表示）越高，分子篩越穩(wěn)定；②最小硅鋁比不小于1。硅氧四面體和鋁氧四面體無序地按硅鋁原子比交替排列。①硅-氧鍵強(qiáng)于鋁-氧鍵；②若Al3+數(shù)超過Si4+數(shù)，必出現(xiàn)鋁氧四面體直接相連的情況，結(jié)構(gòu)中引入不穩(wěn)定因素，導(dǎo)致骨架強(qiáng)度削弱。各1分（2分）7-5人工合成的A型分子篩鈉鹽，屬于立方晶系，正當(dāng)晶胞參數(shù)a=2464pm,晶胞組成為Na96[Al96Si96O3』?％H2。。將811.5克該分子篩在L01325x105Pa、700c加熱6小時(shí)將結(jié)晶水完全除去，得到798.6升水蒸氣（視為理想氣體）。計(jì)算該分子篩的密度D。811.5g分子篩含水量為8.3144JK-1mol-1x973.15KRTpV1.01325x105Pax798.6x10-3m3…八,n=8.3144JK-1mol-1x973.15KRT一個(gè)晶胞的質(zhì)量為(g)6.022x10236.022x1023(2207+2590+2697+6144+18.02x)(g)6.022x10236.022x1023…「13638+18.016x811.5： =6.022x1024：xx=2166.022x1023分子篩密度為第7頁共11頁

n1.364X104+18.02X 1.364x104+18.02x216 1八、D= = =1.946(gcm-3)6.022x1023a3 6.022x1023x(2464x10-10)3n=10.00mol1分：x=2161分：D=1.946gcm-32分。（4分）用另外的算法，算式與結(jié)果皆正確（包括有效數(shù)字和單位），亦得滿分。第8題（6分）在25℃和101.325kPa下，向電解池通入0.04193A的恒定電流，陰極（Pt，0.1molL-1HNO3）放出氫氣，陽極Cu，0.1molL-1NaCl）得到Cu2+。用0.05115molL-1的EDTA標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定產(chǎn)生的Cu2+，消耗了53.12mL。8-1計(jì)算從陰極放出的氫氣的體積。陽極反應(yīng)： Cu⑸-Cu2++2e陰極反應(yīng)： H2O+e_1/2H2（g）+OH-電池反應(yīng)：Cu（s）+2H2O-Cu2++H2（g）+2OH-Cu2+與EDTA按1:1絡(luò)合，因此，陰極放出的氫氣的摩爾數(shù)等于陽極產(chǎn)生的Cu2+的摩爾數(shù)，即等于消耗的EDTA的摩爾數(shù)：n-n=MV =0.05115molL-1x53.12mL=2.717x10-3molH2 cu2+ EDTAEDTA給定條件下的體積為V_nHxRxT_2.717x10-3molx8.314JK-1mol-1x298.2K_6648mLH2_2p_ 1.01325x105Pa -.整式計(jì)算，算式和結(jié)果全對(duì)，得滿分。分步計(jì)算：氫的摩爾數(shù)算式正確得1分；氫體積的算式正確得1分，結(jié)果正確（含單位和有效數(shù)字）各得1分。（4分）8-2計(jì)算電解所需的時(shí)間（以小時(shí)為單位）。生成66.48mL氫氣需2.717mmolx2=5.434mmol電子，電解所需時(shí)間為0.04193A(25.434x10-3molx96485Cmol-1t 1.250x104s-3.472h0.04193A(2計(jì)算過程與結(jié)果各1分。分）第9題（11分）9-1畫出下列轉(zhuǎn)換中A、B、C和D的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式（不要求標(biāo)出手性）。第8頁共11頁1.Mg/苯 1.LiAlH1.Mg/苯 1.LiAlH.回流 無水醚_一A(C14H26O4)7^0^B(C12H22O2)C(C12H24O2)~D(C12H22%)分）9-2畫出下列兩個(gè)轉(zhuǎn)換中產(chǎn)物1、2和3的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式，并簡(jiǎn)述在相同條件下反應(yīng)，對(duì)羥基CHOCHOCH3(CH2)11Br,K2CO3 1Oh丙酮，回流CHO0O(CH2)11cH32CHO占,O(CH2)11cH33TQ^^O(CH2)11cH3結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式1和2各1分；結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式3,3分（沒有烷氧基只得1分，8羥基酮只得1分）。第9頁共11頁

若2,3對(duì)換，則得分也對(duì)換。其它答案不得分，例如丙酮自身縮合不得分。（5分）原因：連在苯環(huán)的烷氧基對(duì)苯環(huán)的對(duì)位比對(duì)苯環(huán)的間位