1、智浪教育-普惠英才文库1中国化学会第 22 届全国高中学生化学竞赛（省级赛区）试题、标准答案及评分细则 2008 年 9 月 18 日 题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 总分满分 14 5 4 10 5 11 14 9 7 11 10 100评分通则：1.凡要求计算的，没有计算过程，即使结果正确也不得分。2 有效数字错误，扣 0.5 分，但每大题只扣 1 次。3 单位不写或表达错误，扣 0.5 分，但每大题只扣 1 次。4 只要求 1 个答案、而给出多个答案，其中有错误的，不得分。5 方程式不配平不得分。6 不包括在此标准答案的 0.5 分的题，可由评分组讨论决定是否给分。
2、第 1 题 (14 分) 1-1 EDTA 是乙二胺四乙酸的英文名称的缩写，市售试剂是其二水合二钠盐。（1）画出 EDTA 二钠盐水溶液中浓度最高的阴离子的结构简式。(2 分)CH2NCH2H2NH2CCH22COOOO答 或得 2 分，质子(-OCH2)NCH22N(CH2O-)2CH2N(CH2O-)2必须在氮原子上。（2） Ca(EDTA)2溶液可用于静脉点滴以排除体内的铅。写出这个排铅反应的化学方程式（用 Pb2+ 表示铅） 。 Pb2+ + Ca(EDTA)2 = Ca 2+ + Pb (EDTA)2 (1 分)（3）能否用 EDTA 二钠盐溶液代替 Ca(EDTA)2溶液排铅？为什
3、么？不能。若直接用 EDTA 二钠盐溶液，EDTA 阴离子不仅和 Pb2+反应, 也和体内的Ca2+结合造成钙的流失。 (答案和原因各 0.5 分，共 1 分 )1-2 氨和三氧化硫反应得到一种晶体，熔点 205oC，不含结晶水。晶体中的分子有一个三重旋转轴，有极性。画出这种分子的结构式，标出正负极。(2 分) HNSHOO硫氧键画成双键或画成 SO，氮硫键画成 NS，均不影响得分。结构式 1 分，正负号 1分。答 H3NSO3、H 3N-SO3 等不得分。正确标出了正负号，如 +H3NSO3、 +H3N-SO3得 1智浪教育-普惠英才文库2分。其他符合题设条件（有三重轴，有极性）的结构，未正
4、确标出正负极，得 1 分，正确标出正负极，得 2 分。1-3 Na2Fe(CN)5(NO)的磁矩为零，给出铁原子的氧化态。 Na2Fe(CN)5(NO)是鉴定 S2的试剂，二者反应得到紫色溶液，写出鉴定反应的离子方程式。Fe(II) 答 II 或 +2 也可 (2 分)Fe(CN)5(NO)2+S2= Fe(CN)5(NOS)4 配合物电荷错误不得分 (1 分)1-4 CaSO4 2H2O 微溶于水，但在 HNO3 ( 1 mol L1)、HClO 4 ( 1 mol L1)中可溶。写出能够解释 CaSO4 在酸中溶解的反应方程式。CaSO4 + H+ = Ca2+ + HSO4 (1 分)写
5、成 2CaSO4 + 2HNO3 = Ca(NO3)2 + Ca(HSO4)2 也得分。高氯酸同。 答案若生成H2SO4 不得分。1-5 取质量相等的 2 份 PbSO4 (难溶物)粉末，分别加入 HNO3 ( 3 mol L1) 和 HClO4 ( 3 mol L1)，充分混合，PbSO 4 在 HNO3 能全溶，而在 HClO4 中不能全溶。简要解释 PbSO4在 HNO3 中溶解的原因。Pb2+与 NO3形成络离子(配离子或配合物) 。 (1 分) 写方程式也可，如 PbSO4 + H+ + NO3- = HSO4- + Pb(NO3)+。若将络离子(配离子或配合物)写成 Pb(NO3)
6、2 或 Pb(NO3)3也得分，但方程式须配平。1-6 X 和 Y 在周期表中相邻。CaCO 3 与 X 的单质高温反应，生成化合物 B 和一种气态氧化物；B 与 Y 的单质反应生成化合物 C 和 X 的单质；B 水解生成 D；C 水解生成 E，E水解生成尿素。确定 B、C 、D、E、X 和 Y。 B: CaC2 C: CaCN2 D: C2H2 或 Ca(OH) 2 E: NH2CN C(NH)2 也可 X: C Y: N(各 0.5 分，共 3 分)第 2 题 (5 分) 化合物 X 是产量大、应用广的二元化合物，大量用作漂白剂、饮水处理剂、消毒剂等。年产量达 300 万吨的氯酸钠是生产
7、X 的原料，92%用于生产 X在酸性水溶液中用盐酸、二氧化硫或草酸还原。此外，将亚氯酸钠固体装柱，通入用空气稀释的氯气氧化，也可生产 X。X 有极性和顺磁性，不形成二聚体，在碱性溶液里可发生歧化反应。2-1 写出 X 的分子式和共轭 键（ ） 。mnClO2 (各 1 分，共 2 分)532-2 分别写出上述用草酸还原和用氯气氧化生产 X 的反应方程式。2ClO3+ H2C2O4 + 2H+ = 2ClO2 + 2CO2 + 2H2O (1 分)或 2NaClO3 + H2C2O4 + H2SO4 = 2ClO2 + 2CO2 + Na2SO4 + 2H2O2NaClO2 + Cl2 = 2C
8、lO2 + 2NaCl (1 分)NaClO2 是固体，写成 ClO2，不得分。2-3 写出上述 X 歧化反应的化学方程式。2ClO2 + 2NaOH = NaClO2 + NaClO3 + H2O (1 分)或 2ClO2 + 2OH = ClO2+ ClO3+ H2O智浪教育-普惠英才文库3催化剂，700 oC第 3 题 (4 分) 甲醛是一种重要的化工产品，可利用甲醇脱氢制备，反应式如下： CH3OH(g) CH2O(g) + H2(g) = 84.2 kJ mol-1 (1)mr向体系中通入空气，通过以下反应提供反应(1) 所需热量：H2(g) + O2(g) H2O(g)=241.8
9、 kJ mol-1 (2)r要使反应温度维持在 700C，计算进料中甲醇与空气的摩尔数之比。已知空气中氧气的体积分数为 0.20。要使反应维持在一定温度持续进行，应保证反应(2)放出的热量恰好被反应 (1) 全部利用，则：甲醇与氧气的摩尔比为：n(CH 3OH) : n (O2) = (2 241.8) / 84.2 = 5.74 (2 分)甲醇与空气的摩尔比为：n(CH 3OH) : n (空气) = 5.74 / 5 = 1.1 (2 分)答成 1.15 或 1.148 得 1.5 分。答（写）成 1 : 0.87 也得 2 分。考虑到实际情况，将上式的等号写成小于或小于等于，得 2 分。
10、算式合理，结果错误，只得 1 分。只有结果没有计算过程不得分。 第 4 题 (10 分) (CN)2 被称为拟卤素，它的阴离子 CN 作为配体形成的配合物有重要用途。4-1 HgCl2 和 Hg(CN)2 反应可制得 (CN)2, 写出反应方程式。 HgCl2 + Hg(CN)2 = Hg2Cl2 + (CN)2 (1 分)4-2 画出 CN、(CN) 2 的路易斯结构式。 (各 1 分，共 2 分) CNNCN短线画成电子对同样得分；不画孤对电子不得分。4-3 写出(CN) 2 (g) 在 O2 (g) 中燃烧的反应方程式。 (CN)2(g) + 2O2(g) = 2CO2(g) + N2(
11、g) (1 分)不标物态也可。4-4 298 K 下，(CN) 2 (g) 的标准摩尔燃烧热为 1095 kJ mol1，C 2H2 (g) 的标准摩尔燃烧热为 1300 kJ mol1，C 2H2 (g) 的标准摩尔生成焓为 227 kJ mol1，H 2O (l) 的标准摩尔生成焓为 286 kJ mol1，计算 (CN)2 (g) 的标准摩尔生成焓。 (CN)2(g) + 2O2(g) = 2CO2(g) + N2(g) 2 fHm (CO2) fHm (CN)2 = 1095 kJ mol1 2 fHm (CO2) = 1095 kJ mol1 + fHm (CN)2 C2H2(g)
12、+ 2.5O2(g) = 2CO2(g) + H2O(l) 2 fHm (CO2) + fHm (H2O) fHm (C2H2) =1300 kJ mol-12 fHm (CO2) =1300 kJ mol1 + 286kJ mol1 + 227 kJ mol1 fHm (CN)2 = 1095 kJ mol1 1300 kJ mol1 + 286kJ mol1 + 227 kJ mol1 = 308 kJ mol1 (2 分)智浪教育-普惠英才文库4计算过程正确计算结果错误只得 1 分。没有计算过程不得分。 fHm (CN)2 = 1095 1300 + 286 + 227 = 308（kJ
13、 mol 1）也可以。但不加括号只得 1.5 分。4-5 (CN)2 在 300500 oC 形成具有一维双链结构的聚合物，画出该聚合物的结构。或 (2 分)CNNn CNCNNCNNN画成 NNNN也得 2 分。 但画成NNN只得 1 分。4-6 电镀厂向含氰化物的电镀废液中加入漂白粉以消除有毒的 CN，写出化学方程式（漂白粉用 ClO表示） 。2CN + 5ClO + H2O = 2HCO3 + N2 + 5Cl (2 分)产物中写成 CO32只要配平，也得 分。 第 5 题 (5 分) 1963 年在格陵兰 Ika 峡湾发现一种水合碳酸钙矿物 ikaite。它形成于冷的海水中，温度达到
14、8oC 即分解为方解石和水。 1994 年的文献指出：该矿物晶体中的 Ca2+ 离子被氧原子包围，其中 2 个氧原子来自同一个碳酸根离子，其余 6 个氧原子来自 6 个水分子。它的单斜晶胞的参数为：a = 887 pm, b = 823 pm, c = 1102 pm, = 110.2，密度 d = 1.83 g cm3，Z = 4。5-1 通过计算得出这种晶体的化学式。 ikaite 晶胞体积：V = abc sin = (8.87 8.23 11.02 10-24 cm3) sin110.2 = 7.55 10-22 cm3 （0.5 分）设晶胞中含有 n 个水分子，晶胞的质量：m = 4
15、 (100 + 18 n) / NA (g) （0.5 分） 晶体密度：d = m/V = 4 (100 + 18 n) / ( 6.02 1023 7.55 10-22)（g cm3）= 1.83 g cm-3100 + 18 n = 208 n = 6 (0.5 分)该晶体的化学式为 CaCO3 6H2O (0.5 分)算出 6 个水分子，未写化学式，得 1.5 分。5-2 研究了这种晶体在加压下受热膨胀体积增大的情形，并与冰及钙离子配位数也是 8 的二水合石膏晶体(gypsum)作了对比，结果如下图所示（纵坐标为相对体积）：智浪教育-普惠英才文库5为什么选取冰和二水合石膏作对比？实验结果
16、说明什么？ Ikaite 在冷水中形成，而且含有大量结晶水，分解温度又接近冰的熔点，可能与冰的结构有相似性，故选取冰作参比物； (0.5 分)石膏是带结晶水的钙的含氧酸盐，而且钙的配位数也是 8，可能与 ikaite 结构相似，故选取石膏作参比物。 (0.5 分)实验结果说明 ikaite 的结构跟冰相似。 (1 分) 实验结果，说明含水的摩尔分数越大膨胀越大, 可以得 0.5 分。5-3 这种晶体属于哪种类型的晶体？简述理由。 分子晶体。 (0.5 分)答混合型晶体不得分。晶体分解温度接近冰的熔点，体积随温度的变化趋势也接近冰，可认为晶体中的化学微粒是 CaCO3 6H2O，它们以 分子间作
17、用力（氢键和范德华力）构成晶体。(0.5 分)第 6 题 (11 分) 在 900oC 的空气中合成出一种含镧、钙和锰 (摩尔比 2 : 2 : 1) 的复合氧化物，其中锰可能以 +2、+3、+4 或者混合价态存在。为确定该复合氧化物的化学式，进行如下分析：6-1 准确移取 25.00 mL 0.05301 mol L1 的草酸钠水溶液，放入锥形瓶中，加入 25 mL 蒸馏水和 5 mL 6 mol L1 的 HNO3 溶液，微热至 6070oC，用 KMnO4 溶液滴定，消耗 27.75 mL。写出滴定过程发生的反应的方程式；计算 KMnO4 溶液的浓度。 2MnO4 + 5C2O42 +
18、16H+ = 2Mn2+ + 10CO2 + 8H2O (1 分)KMnO4 溶液浓度：(2/5) 0.05301 25.00 / 27.75 = 0.01910 （mol L1） (1 分)反应方程式反应物 C2O42-写 H2C2O4，只要配平，也得 1 分。下同。6-2 准确称取 0.4460 g 复合氧化物样品，放入锥形瓶中，加 25.00 mL 上述草酸钠溶液和 30 mL 6 mol L1 的 HNO3 溶液，在 6070oC 下充分摇动，约半小时后得到无色透明溶液。用上述 KMnO4 溶液滴定，消耗 10.02 mL。根据实验结果推算复合氧化物中锰的价态，给出该复合氧化物的化学式
19、，写出样品溶解过程的反应方程式。已知 La 的原子量为138.9。根据：化合物中金属离子摩尔比为 La : Ca : Mn = 2 : 2 : 1，镧和钙的氧化态分别为+3和+2，锰的氧化态为 +2 +4，初步判断复合氧化物的化学式为 La2Ca2MnO6+x, 其中 x = 01。 (1 分)滴定情况：加入 C2O42总量：25.00 mL 0.05301 mol L 1 = 1.3253 mmol (0.5 分)gypsumikaiteice智浪教育-普惠英才文库6样品溶解后，滴定消耗高锰酸钾：10.02 mL 0.01910 mol L1 = 0.1914 mmol (0.5 分)样品溶
20、解后剩余 C2O42量: 0.1914 mmol 5/2 = 0.4785 mmol (0.5 分)样品溶解过程所消耗的 C2O42量: 1.3253 mmol 0.4785 mmol = 0.8468 mmol (0.5 分)若将以上过程合并，推论合理，结果正确，也得 2 分。在溶样过程中，C 2O42变为 CO2 给出电子： 2 0.8468 mmol = 1.694 mmol (0.5 分)有两种求解 x 的方法：（1）方程法：复合氧化物(La 2Ca2MnO6+x)样品的物质的量为：0.4460 g / (508.9 + 16.0 x) g mol1 (0.5 分)La2Ca2MnO6
21、+x 中，锰的价态为: 2 (6+x) 2 3 22 = (2+2x) (1 分) 溶样过程中锰的价态变化为： (2+2 x 2) = 2 x (0.5 分)锰得电子数与 C2O42给电子数相等：2 x 0.4460 g / (508.9 + 16.0 x) g mol1 = 2 0.8468 103 mol (1 分)x = 1.012 1 (0.5 分)如果将以上步骤合并，推导合理，结果正确，也得 3.5 分；如果将以上步骤合并，推导合理但结果错误，得 2 分；推导错误，即便结果吻合，也不得分。（2）尝试法因为溶样过程消耗了相当量的 C2O42，可见锰的价态肯定不会是 +2 价。若设锰的价
22、态为+3 价，相应氧化物的化学式为 La2Ca2MnO6.5, 此化学式式量为 516.9 g mol-1, 称取样品的物质的量为：0.4460 g / (516.9 g mol-1) = 8.628 104 mol (0.5 分)在溶样过程中锰的价态变化为1.689 103 mol / (8. 628 104 mol) = 1.96 (0. 5 分)锰在复合氧化物中的价态为： 2 + 1.96 = 3.96 (0. 5 分)3.96 与 3 差别很大，+3 价假设不成立； (0.5 分)而结果提示 Mn 更接近于+4 价。 (0.5 分)若设 Mn 为+4 价, 相应氧化物的化学式为 La2
23、Ca2MnO7, 此化学式式量为 524.9 g mol-1。锰在复合氧化物中的价态为：2 + 2 0.8468 103 / (0.4460 / 524.9) = 3.99 4 (0.5 分)假设与结果吻合，可见在复合氧化物中，Mn 为+4 价。 (0.5 分)如果将以上步骤合并，推导合理，结果正确，也得 3.5 分；如果将以上步骤合并，推导合理但结果错误，得 2 分；推导错误，即便结果吻合，也不得分。该复合氧化物的化学式为 La2Ca2MnO7 (1 分)溶样过程的反应方程式为： La2Ca2MnO7 + C2O42 + 14H+ = 2La3+ + 2Ca2+ + Mn2+ + 2CO2
24、+ 7H2O (1 分)未经计算得出 La2Ca2MnO7，方程式正确，只得方程式的 1 分。第 7 题 (14 分 ) AX4 四面体 (A 为中心原子，如硅、锗；X 为配位原子，如氧、硫) 在无机化合物中很常见。四面体 T1 按下图所示方式相连可形成一系列“超四面体” （T 2、T 3）：智浪教育-普惠英才文库7T1 T3T27-1 上图中 T1、T 2 和 T3 的化学式分别为 AX4、A 4X10 和 A10X20，推出超四面体 T4 的化学式。T4 超四面体的化学式为 A20X35 (1 分)7-2 分别指出超四面体 T3、T 4 中各有几种环境不同的 X 原子，每种 X 原子各连接
25、几个 A原子？在上述两种超四面体中每种 X 原子的数目各是多少？ T3 超四面体中，有 3 种不同环境的 X 原子。(1 分)其中 4 个 X 原子在顶点上，所连接 A 原子数为 1；(0.5 分)12 个 X 原子在超四面体的边上，所连接 A 原子数为 2； (0.5 分)4 个原子在超四面体的面上，所连接 A 原子数为 3。(1 分 ) (共 3 分) T4 超四面体中有 5 种不同环境的 X 原子。 （2 分） 其中 4 个 X 原子在顶点上，所连接 A 原子数为 1； (0.5 分) 12 个 X 原子在超四面体的边上但不在边的中心，所连接 A 原子数为 2； (0.5 分)6 个 X
26、 原子在超四面体的边的中心，所连接 A 原子数为 2； (0.5 分)12 个原子在超四面体的面上，所连接 A 原子数为 3； (0.5 分)1 个在超四面体的中心，所连接 A 原子数为 4。 (1 分) （共 5 分）7-3 若分别以 T1、T 2、T 3、T 4 为结构单元共顶点相连（顶点 X 原子只连接两个 A 原子） ，形成无限三维结构，分别写出所得三维骨架的化学式。化学式分别为 AX2, A4X8, A10X18, A20X33。 (每式 0.5 分，共 2 分)答分别为 AX2, AX2, A5X9, A20X33 也可。7-4 欲使上述 T3 超四面体连接所得三维骨架的化学式所带
27、电荷分别为+4、0 和 4，A 选Zn2+、In 3+或 Ge4+，X 取 S2-，给出带三种不同电荷的骨架的化学式（各给出一种，结构单元中的离子数成简单整数比） 。A10X184+ 只能是 Ge10S184+； (1 分)智浪教育-普惠英才文库8A10X18 可以是 Zn2Ge8S18，In 2ZnGe7S18，In 4Ge6S18； (1 分)只要答出其中一种，得 1 分； A10X184可以是Zn4Ge6S184, In8Ge2S184, In6ZnGe3S184, In4Zn2Ge4S184, In2Zn3Ge5S184； (1 分)只要答出其中一种，得 1 分。第 8 题 (9 分)
28、 由烷基镁热分解制得镁的氢化物。实验测定，该氢化物中氢的质量分数为7.6%，氢的密度为 0.101 g cm3，镁和氢的核间距为 194.8 pm。已知氢原子的共价半径为37pm，Mg 2+ 的离子半径为 72 pm。8-1 写出该氢化物中氢的存在形式，并简述理由。 H (1 分)镁-氢间距离为 194.8 pm，Mg 2+离子半径为 72 pm，则氢的半径为 194.8 pm72 pm 123 pm。此值远大于氢原子的共价半径 , 这说明 H 原子以 H 离子的形式存在。(1 分)8-2 将上述氢化物与金属镍在一定条件下用球磨机研磨，可制得化学式为 Mg2NiH4 的化合物。X- 射线衍射分
29、析表明，该化合物的立方晶胞的面心和顶点均被镍原子占据，所有镁原子的配位数都相等。推断镁原子在 Mg2NiH4 晶胞中的位置( 写出推理过程)。 Mg 原子与 Ni 原子数之比为 2 : 1，故每个晶胞中含 8 个镁原子。所有镁原子的配位数相等，它们只能填入由镍原子形成的四面体空隙。 (3 分)镁原子的位置用下列坐标参数表示也得 3 分：14, 14, 14； 14, 14, 34； 34, 34, 14； 34, 34, 34；14, 34, 14； 14, 34, 34； 34, 14, 14； 34, 14, 34。坐标错一组，扣 0.5 分，不得负分。其他答案不得分。8-3 实验测定，上
30、述 Mg2NiH4 晶体的晶胞参数为 646.5 pm，计算该晶体中镁和镍的核间距。已知镁和镍的原子半径分别为 159.9 pm 和 124.6 pm。 镁镍间的距离为(2 分)pm279. 5.631Ni-Mg ad算式及答案皆正确（包括单位）得 2 分； 算式对但结果错；只得 1 分；结果中数对但单位错，得 1.5 分。用原子半径相加计算镁-镍间的距离，不得分。8-4 若以材料中氢的密度与液态氢密度之比定义储氢材料的储氢能力，计算 Mg2NiH4 的储氢能力（假定氢可全部放出；液氢的密度为 0.0708 g cm3） 。储氢能力晶体的密度氢的质量分数液氢密度(2 分)3-38-1-23-A
31、4 cmg07.1/62)c65.(mol06. g7/.NiHMa= 1.40= 1.4 算法及结果皆正确得 2 分；算法（式）正确但结果错得 1 分；无过程不得分。只有结果但无算式，不得分。智浪教育-普惠英才文库9氢的原子量取 1 不取 1.008，算出结果 1.39，只得 1.5 分。第 9 题 (7 分) 化合物 A、B 和 C 互为同分异构体。它们的元素分析数据为：碳 92.3%, 氢 7.7%。1 mol A 在氧气中充分燃烧产生 179.2 L 二氧化碳（标准状况） 。A 是芳香化合物，分子中所有的原子共平面；B 是具有两个支链的链状化合物，分子中只有两种不同化学环境的氢原子，偶
32、极矩等于零；C 是烷烃，分子中碳原子的化学环境完全相同。9-1 写出 A、B 和 C 的分子式。C8H8 (1 分)其他答案不得分。9-2 画出 A、B 和 C 的结构简式。A 的结构简式： 或 (2 分)CH2写成 或键线式 也得分；苯环画成 也可，其他答案不CHH得分。B 的结构简式： (2 分)H3CH3CCHH写成键线式 也得分；其他答案不得分。 C 的结构简式： (2 分)CHHCCHHCH写成 ， 或写成键线式 ，其他答案不得分。CCCCHHHHH智浪教育-普惠英才文库10第 10 题 (11 分) 化合物 A、B、C 和 D 互为同分异构体，分子量为 136，分子中只含碳、氢、氧
33、，其中氧的含量为 23.5%。实验表明：化合物 A、 B、C 和 D 均是一取代芳香化合物，其中 A、C 和 D 的芳环侧链上只含一个官能团。4 个化合物在碱性条件下可以进行如下反应：ABCD E (C7H6O2) + FG (78) + HI (丙丙丙) + JK + H2ONaOH 化化a NaOH 化化a 10-1 写出 A、B、C 和 D 的分子式。C8H8O2 (1 分)10-2 画出 A、B、C 和 D 的结构简式。A 的结构简式： 或 (1 分)OCH3COH3若写成 C6H5COOCH3 也得分。B 的结构简式： 或 (1 分)CH2OCH2O若写成 C6H5CH2OCHO 也得分。C 的结构简式： 或 (1 分 )OCH3 OCH3若写成 C6H5OCOCH3 也得分。D 的结构简式： 或 (1 分)OHCH2O若写成 C6H5CH2COOH 也得分。10-3 A 和 D 分别与 NaOH 溶液发生了哪类反应？A 与 NaOH 溶液发生了酯的碱性水解反应。 (0.5 分)答碱性水解反应、酯的水解反应或水解反应、皂化、取代反应也得 0.5 分。D 与 NaOH 溶液发生了酸碱中和反应。 (0.5 分)答酸碱反应或中和反应也得 0.5 分；其他答案不得分。10-4 写出 H 分子中官能团的名称。
