1、 中国化学会第 21届全国高中学生化学竞赛（省级赛区）试题 2007 年 9月 16日 1 1 翻印无效 中国化学会第 21 届全国高中学生化学竞赛（省级赛区）试题 （ 2007 年 9 月 16 日 9： 00 - 12： 00 共 3 小时） 题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 总分 满分 12 6 10 7 10 12 8 4 10 12 9 100 得分 评卷人 竞赛时间 3 小时。迟到超过半小时者不能进考场。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，立即起立撤离考场。 试卷装订成册，不得拆散。所有解答必须写在指定的方框内，不得用 铅笔
2、填写。草稿纸在最后一页。不得持有任何其他纸张。 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处。 允许使用非编程计算器以及直尺等文具。 第 1 题 （ 12 分） 通常，硅不与水反应，然而，弱碱性水溶液能使一定量的硅溶解，生成 Si(OH)4。 1-1 已知反应分两步进行，试用化学方程式表示上述溶解过程。 早在上世纪 50 年代就发现了 CH5+的存在，人们曾提出该离子结构的多种假设，然而，直至 1999 年，才在低温下获得该离子的振动 -转动光谱，并由此提出该离子的如下结构模型：氢原子围 绕着碳原子快速转动；所有 C-H 键的键长相等。 1-2 该离子的结构能否用经
3、典的共价键理论说明？简述理由。 1-3 该离子是（ ）。 姓名学校赛场报名号赛区省市自治区中国化学会第 21届全国高中学生化学竞赛（省级赛区）试题 2007 年 9月 16日 2 2 A.质子酸 B.路易斯酸 C.自由基 D.亲核试剂 2003 年 5 月报道，在石油中发现了一种新的烷烃分子，因其结构类似于金刚石，被称为“分子钻石”，若能合成，有可能用做合成纳米材料的理想模板。该分子的结构简图如下： 1-4 该分子的分子式为 ； 1-5 该分子有无对称中心？ 1-6 该分子有几 种不同级的碳原子？ 1-7 该分子有无手性碳原子？ 1-8 该分子有无手性？ 第 2 题 （ 5 分） 羟胺和用同位
4、素标记氮原子（ N ）的亚硝酸在不同介质中发生反应，方程式如下： NH2OH+HN O2 A+H2O NH2OH+HN O2 B+H2O A、 B 脱水都能形成 N2O，由 A 得到 N NO 和 NN O，而由 B 只得到 NN O。 请分别写出 A 和 B 的路易斯结构式。 第 3 题 （ 8 分 ） X-射线衍射实验表明，某无水 MgCl2晶体属三方晶系，呈层形结构，氯离子采取立方最密堆积（ ccp） ，镁离子填满同层的八面体空隙；晶体沿垂直于氯离子密置层的投影图如下。该晶体的六方晶胞的参数： a=363.63pm,c=1766.63pm;p=2.53gcm-3。 3-1 以“ ”表示空
5、层， A、 B、 C 表示 Cl-离子层， a、 b、 c 表示 Mg2+离子层，给出三方层型结构的堆积方式。 中国化学会第 21届全国高中学生化学竞赛（省级赛区）试题 2007 年 9月 16日 3 3 3-2 计算一个六方 晶胞中“ MgCl2”的单元数。 3-3 假定将该晶体中所 有八面体空隙皆填 满 Mg2+离子，将是哪种晶体结构类型？ 第 4 题 （ 7 分） 化合物 A 是一种热稳定性较差的无水的弱酸钠盐。用如下方法对其进行分析：将 A 与惰性填料混合均匀制成样品，加热至 400，记录含 A 量不同的样品的质量损失（ %），结果列于下表： 样品中 A 的质量分数 /% 20 50
6、70 90 样品的质量损失 /% 7.4 18.5 25.8 33.3 利用上述信息，通过作图，推断化合物 A 的化学式，并给出计算过程。 第 5 题 （ 10 分） 甲苯与干燥氯气在光照下反应生成氯化苄，用下列方法分析粗产品的纯度： 称取 0.255g样品，与 25 mL 4molL-1 氢氧化钠水溶液在 100 mL 圆底烧瓶中混合，加热回流 1 小时；冷至室温，加入 50 mL20%硝酸后，用 25.00mL 0.1000molL-1 硝酸银水溶液处理，再用0.1000molL-1NH4SCN 水溶液滴定剩余的硝酸银，以硫酸铁铵为指示剂，消耗了 6.75 mL。 中国化学会第 21届全国
7、高中学生化学竞赛（省级赛区）试题 2007 年 9月 16日 4 4 5-1 写出分析过程的反应方程式。 5-2 计算样品中氯化苄的质量分数（ %）。 5-3 通常，上述测定结果高于样品中氯化苄的实际含量，指出原因。 5-4 上述分析方法是否适用于氯苯的纯度分析 ？请说明理由。 第 6 题 （ 12 分） 在给定实验条件下，一元弱酸 HA在苯（ B）和水（ W）的分配系数 KD=HAB/HAW=1.00。已知水相和苯相中 HA的分析浓度分别为 3.05 10-3 和 3.96 10-3 molL-1。在水中， HA按HAH+A-解离， Ka=1.00 10-4；在苯中， HA发生二聚： 2HA
8、（ HA） 2。 6-1 计算水相中各物种的浓度及 pH。 6-2 计算化合物 HA在苯相中的二聚平衡常数。 6-3 已知 HA中有苯环， 1.00gHA含 3.85 1021个分子，给出 HA的化学名称。 6-4 解释 HA在苯中发生二聚的原因，画出二聚体的结构。 中国化学会第 21届全国高中学生化学竞赛（省级赛区）试题 2007 年 9月 16日 5 5 第 7 题 （ 8 分） KClO3 热分解是实验室制取氧气的一种方法。 KClO3 在不同的条件下热分解结果如下： 实验 反应体系 第一放热温度 / 第二放热温度 / A KClO3 400 480 B KClO3+Fe2O3 360
9、390 C KClO3+MnO2 350 已知 K(s)+1/2Cl2(g)=KCl(s) H (1)=-437 kJmol-1 K(s)+1/2Cl2+3/2O2(g)= KClO3(s) H (2)=-398 kJmol-1 K(s)+1/2Cl2+2O2(g)= KClO4(s) H (3)=-433 kJmol-1 7-1 根据以上数据，写出上述三个体系对应的分解过程的热化学方程式。 7-2 用写 MnO2催化 KClO3 分解制得的氧气有轻微的刺激性气味，推测这种气体是什么，并提出确认这种气体的实验方法。 中国化学会第 21届全国高中学生化学竞赛（省级赛区）试题 2007 年 9月
10、16日 6 6 第 8 题 （ 4 分） 用下列路线合成化合物 C： 反应结束后，产物中仍含有未反应的 A 和 B。 8-1 请给出从混合物中分离出 C 的操作步骤；简述操作步骤的理论依据。 8-2 生成 C 的反应属于哪类基本有机反应类型。 第 9 题 （ 10 分） 根据文献报道，醛基可和双氧水发生如下反应： 为了合成一类新药，选择了下列合成路线： 中国化学会第 21届全国高中学生化学竞赛（省级赛区）试题 2007 年 9月 16日 7 7 9-1 请写出 A 的化学式，画出 B、 C、 D 和缩醛 G 的结构式。 9-2 由 E 生成 F 和 F 生成 G 的反应分别属于哪类基本有机反应
11、类型。 9-3 请画出化合物 G 的所有光活异构体。 第 10题 （ 12 分） 尿素受热生成的主 要产物与 NaOH 反应，得到化合物 A（三钠盐）。 A 与氯 气反应，得到化合物 B，分子式 C3N3O3Cl3。 B 是一种大规模生产的化工产品，全球年产达 40 万吨以上，我国年生产能力达 5 万吨以上。 B 在水中能持续不断地产生次氯酸和化合物 C，因此广泛用于游泳池消毒等。 10-1 画出化合物 A 的阴离子的结构式。 10-2 画出化合物 B 的结构式并写出它与水反应的化学方程式。 10-3 化合物 C 有一个互变异构体，给出 C 及其互变异构体的结构式。 10-4 写出上述尿素受热
12、发生反应的配平方程式。 中国化学会第 21届全国高中学生化学竞赛（省级赛区）试题 2007 年 9月 16日 8 8 第 11题 （ 12 分） 石 竹烯（ Caryophyllene,C15H24）是一种含双键的天然产物，其中一个双键的构型是反式的，丁香花气味主要是由它引起的，可从下面的反应推断石竹烯及其相关化合物的结构。 反应 1： 反应 2： 反应 3： 反应 4： 中国化学会第 21届全国高中学生化学竞赛（省级赛区）试题 2007 年 9月 16日 9 9 石竹烯 异构体 异 石竹烯在反应 1 和反应 2 中也分别得到产物 A 和 B，而在经过反应 3 后却得到了产物 C 的 异构体，
13、此异构体在经过反应 4 后仍得到了产物 D。 11-1 在不考虑反应生成手性中心的前提下，画出化合物 A、 C 以及 C 的 异构体的结构式； 11-2 画出 石竹烯 和异 石竹烯的结构式； 11-3 指出 石竹烯 和异 石竹烯的结构差别。 答案及评分标准 第 1 题（ 12分） 1-1 Si + 4OH = SiO44 + 2 H2(1 分 ) SiO44 + 4H2O = Si(OH)4 + 4OH(1 分 ) 若写成 Si + 2OH + H2O = SiO32 + 2 H2 SiO32 + 3H2O = Si(OH)4 + 2OH，也得同样的分。但写成 Si + 4H2O = Si(O
14、H)4 + 2H2不得分。 写不写 (沉淀 )和 (气体 )不影响得分。 1-2 不能。 (1 分 ) 经典共价键理论认为原子之间通过共享电子对而成键。 C 为第二周期元素，只有 4 个价层轨道，最多形成 4 个共价键。 (1 分 ) 中国化学会第 21届全国高中学生化学竞赛（省级赛区）试题 2007 年 9月 16日 10 10 理由部分：答 “C 原子无 2d 轨道，不能形成 sp3d 杂化轨道 ”，得 1 分；只答 “C 原子没有 2d 轨道 ”，得 0.5分；只答 “C 原子有 4 个价电子 ”，得 0.5 分；答 CH5+中有一个三中心二电子键，不得分 (因按三中心二电子键模型， C
15、H5+离子的 C-H 键不等长 )。 1-3 A 或 质子酸 (多选或错选均不得分。 ) (2 分 ) 1-4 C26H30(分子式不全对不得分 ) (2 分 ) 1-5 有 (1 分 ) 1-6 3 种 （答错不得分） (1 分 ) 1-7 有 (1 分 ) 1-8 无 (1 分 ) 第 2 题（ 6 分） (每式 3 分 ) 对每一式，只写对原子之间的连接顺序，但未标对价电子分布，只得 1 分；未给出立体结构特征不扣分；未标出同位素符号不扣分，但 B 中将星号标错位置扣 0.5 分。 第 3 题（ 10 分） 3-1 AcB CbA BaC A （ 5 分） 大写字母要体现出 Cl-层作立方最密堆积的次序，镁离子与空层的交替排列必须正确，镁离子层与氯离子层之间的相对位置关系（大写字母与小写字母的相对关系）不要求。必须表示出层型结构的完整周期，即至少写出包含 6 个大写字母、 3 个小写字母、 3个空层的排列。若只写对含 4 个大写字母的排列，如 “ AcB CbA ”，得 2.5 分。 3-2 （ 3 分） Z 的表达式对，计算过程修约合理，结果正确 (Z=3.003.02，指出单元数为整数 3)，得 3 分。 Z 的表达式对，但结果错，只得 1 分。 3-3 NaCl 型 或 岩盐型 （ 2 分） 第 4 题（ 7 分） 根据所给数据，作图如下：
