中国化学会2024年全国高中学生化学竞赛（省级赛区）试题 及答案和评分标准 （2024年9月11日 9：00 - 12：00共计3小时） 题 号 满 分 得 分 评卷人 1 9 2 12 3 10 4 6 5 8 6 13 7 8 8 12 9 12 10 10 总 100 ? 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。
He4.003ONeBCNFLiBe6.9419.01210.8112.0114.0116.0019.0020.18AlSiPSClArNaMg26.9828.0930.9732.0735.4539.9522.9924.31KCaScTiVCrMnFeCoNiCuZnGaGeAsSeBrKr39.1040.0844.9647.8850.9452.0054.9455.8558.9358.6963.5565.3969.7272.6174.9278.9679.9083.80SnSbTe I XeRbSrYZr NbMo Tc RuRhPdAgCdIn112.4114.8127.6126.985.4787.6288.9191.2292.9195.9498.91101.1102.9106.4107.9118.7121.8131.3Hf TaW Re OsIrPt AuHgTl PbBiPoAtRnCsBa[210][222]-Lu178.5180.9183.9186.2190.2192.2195.1197.0200.6204.4207.2209.0[210][210]132.9137.3LaFrRa[223][226]Ac-LrRfDbSgBhHsMtH1.008相对原子质量
第1题（9分）用α粒子撞击铋－209合成了砹－211。所得样品中砹－211的浓度<10－8mol/L，砹－211同位素半衰期较长，足以用它来研究砹的化学性质。 1—1写出合成砹的核反应方程式。
1— 2知室温下用CCl4萃取I2的分配系数为cI2(CCl4)/cI2(H2O)=84，预计用CCl4萃取AtI的分 配系数cAtI(CCl4)/cAtI(H2O) ＜ 84（填 >, < 或 ＝）;理由是 AtI是极性分子（1.5分）。
2098341Bi?2He?21185At?20n （2分）
1— 3知I2 + I－ ? I3－ 的平衡常数K = 800，可推断AtI + I－ ? AtI2－ 的平衡常数K ＞ 800
－－－－
（填 >, < 或 ＝）; 依据是:形成X3离子的能力I3＞ Br3＞Cl3。（1.5分） 1— 4AtI中加入I2和I－的混合溶液，滴加AgNO3溶液，发现所得沉淀中只有AgI而没有共沉淀的AgAt（如果有AgAt，必然会被共沉淀），然而在上述产物中加入Pb(IO3)2却发现有砹的共沉淀。写出有关化学方程式，解释上述实验现象。
AtI+2I2+5Ag++3H2O=5AgI+AtO3+6H+ （把I2改为I3也可，但仍应配平）
－
－
AtO3与Pb(IO3)2共沉淀。 （出写方程式2分） （总3分）
1—5已知室温下ICH2COOH的pKa=3.12，由此可推断AtCH2COOH的pKa ＞3.12（填>, < 或
＝）；理由是：AtCH2COOH分子中的砹的吸电子效应比ICH2COOH中的碘小。（1分） 第2题（12分）为纪念1905年爱因斯坦连续发表6篇论文导致物理学大变革100周年，今年被定为国际物理年。本题涉及的“热电效应”机理也是爱因斯坦首先阐释的，即他提出的被后人称为“爱因斯坦振荡器”的独立振荡原子与温度关系的模型。
－
2—1上图是热电效应之一的图解。给出图中所有英文单词（或词组）及物理学符号的意义，
并为此图写一篇不超过200字（包括标点符号等）的说明文。
input——输入 hot——热（端）cold——冷（端）heat flow—— 热流
I ——电流强度 n ——n型半导体 p ——p型半导体 i+——正电流 (各0.25分) 向热电材料构成的半导体的n－p结的远端输入外电流，半导体发生空穴导电，电流流经n－p结时发生复合，外电流输入的能量转化为热流，使n－p结的温度越来越低，而其远端的温度越来越高，即有类似冰箱制冷的效应。（4分）
a）右上图是化学家合成的能实现热电效应的一种晶体的晶胞模型。图中的大原子是稀土原子，如镧；小原子是周期系第五主族元素，如锑；中等大小的原子是周期系VIII 族元素，如铁。按如上结构图写出这种热电晶体的化学式。给出计算过程。提示：晶胞的6个面的原子数相同。设晶体中锑的氧化态为－1，镧的氧化态为+3，问：铁的平均氧化态多大？
化学式LaFe4Sb12（2分）（写La2Fe8Sb24扣1分）铁的氧化态 9/4=2.25（1分） 计算化学式的过程如下：晶胞里有2个La原子（处于晶胞的顶角和体心）；有8个Fe原子（处于锑形成的八面体的中心）；锑八面体是共顶角相连的，平均每个八面体有6/2=3个锑原子，晶胞中共有8个八面体，8×3=24个锑原子；即：La2Fe3Sb2。其他合理过程也可。（3
分）
第3题（10分）等摩尔的丙酮和过氧化氢混合，在盐酸催化下生成白色粉末A和水，反应进行完全，产物分子总数是反应物分子总数的2/3。A在撞击、摩擦和加热时发生爆炸，被称为熵炸弹。
3-1 A分子中氧的化学环境相同。画出A的立体结构（H原子不必画出）。 3-2 A发生爆炸生成丙酮等物质，并不燃烧起火。写出爆炸的反应方程式。 3-3 为什么A被称为“熵炸弹”？
3-4 合成A是十分危险的，不慎会在合成时瞬即发生爆炸，例如，温度稍高，反应将生成
A的同系物B，B的相对分子质量为A的2/3。画出B的结构；B比A更容易爆炸，应如何从结构上理解？（注：在H2O2分子中的H—O—O夹角约95oC，面夹角约112oC。） COO3—1 O O
C COO 参考图
（注：分子中C—O—O—C不在一个平面上）（4分） 3—2 C9H18O6=3 H3C—C—CH3+O3（或3/2 O2） （2分）
|| O
3—3 爆炸反应不是燃烧反应，能量改变不大，是由于生成大量气态小分子导致的熵增加效
应，因而称为“熵炸弹”。 （1分）
3—4 OO OO 参考图： B是双聚分子，分子的六元环不能满足
过氧团的正常键角（C—O—O—C面间角和C—O—O键角）的需要，导致分子张力太大而不稳定。（3分）
第4题（6分） 本题涉及3种组成不同的铂配合物，它们都是八面体的单核配合物，配体为OH－和/或Cl－。 4-1 PtCl4 · 5H2O的水溶液与等摩尔NH3反应，生成两种铂配合物，反应式为：
2H2[PtCl4(OH)2]+2NH3=(NH4)2[PtCl6]+H2[PtCl2(OH)4]
或H2[PtCl6]+(NH4)2[PtCl2(OH)4] 或NH4H[PtCl6]+NH4H[PtCl2(OH)4] （3分）
4-2 BaCl2 · PtCl4和Ba(OH)2反应（摩尔比2 : 5），生成两种产物，其中一种为配合物，该反
应的化学方程式为： 2Ba[PtCl6]+5Ba(OH)2=2Ba[PtCl(OH)5]+5BaCl2 （3分）
第5题（8分）气态废弃物中的硫化氢可用下法转化为可利用的硫：配制一份电解质溶液，
主要成分为: K4[Fe(CN)6] (200g/L)和KHCO3 (60g/L)；通电电解，控制电解池的电流密度和槽电压，通入H2S气体。写出相应的反应式。
已知：φ?(Fe(CN)63－/Fe(CN)64－)= 0.35 V ;
KHCO3溶液中的φ(H+/H2) ~ －0.5 V ; φ(S/S2-) ~ －0.3 V
阳极反应：[Fe(CN)6]4―e=[Fe(CN)6]3 （2分）
－－
阴极反应：2HCO3+2e=2CO3=2+H2 （2分）
－－－－
涉及硫化氢转化为硫的总反应：2Fe(CN)63+2CO32+H2S=2Fe(CN)64+2HCO3S （4分）
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－
第6题（13分）写出下列反应的每步反应的主产物（A、B、C）的结构式；若涉及立体化学，请用Z、E、R、S等符号具体标明。
CH2COOHCH2COOH-H2OA(等摩尔）CH3CHO 无水丁二酸钠 BHBrC
B是两种几何异构体的混合物。
OHO1R, 2R21BrHCH3BrO12HO1S,2SHCH3A B 和 C
OO
对应于E式
E- Z 和
OOH11R, 2S2BrCH3HOOBr12HO1S,2RCH3HO对应于Z-式
A式1分；B式4分（每式1分，标示各1分）；C式8分（每式1分，标示各0.5分）
对应错误或标示错误均不得分。
第7题（8分）
7-1 给出下列四种化合物的化学名称：
OHCA.
N(CH3)2 B.
CH3OCH2CH2OCH3
A的名称：N，N—二甲基甲酰胺 B的名称：乙二醇二甲醚
NOH3CSOCH3HC. D. 每个0.5分 C的名称：丁内酰胺或α吡咯烷酮 D的名称：二甲亚砜 总2分
或2 氧代四氢吡咯
7-2 常用上述溶剂将芳香烃和丁二烯等化工原料从石油馏分中抽提出来，请简要说明它们的
作用原理。 芳香烃和丁二烯等有离域π键，分子中的电子容易被这些极性溶剂诱导极化，因而溶解于其中，使它们与烷经分离。（3分）
7-3 选出下列顺磁性物种（用物种前面的字母表示）:
A. Cr(H2O)62+ B. Fe(CO)5 C. N2O-ON2 D. [N(C6H4OCH3)3]+
顺磁性物种是：A； D. （3分）
第8题（12分） LiCl和KCl同属NaCl型晶体，其熔点分别为614℃和776℃。Li+、K+和－
Cl的半径分别为76pm、133pm和181pm。在电解熔盐LiCl以制取金属锂的生产工艺中，加入适量的KCl晶体，可使电解槽温度下降至400℃，从而使生产条件得以改善。 8-1 简要说明加入熔点高的KCl反而使电解温度大大下降的原因；
熔点降低效应；或形成有低共熔点的二元体系；或固相不互溶，而在液相中产生混合熵。（2分：三者中答出任一者可得2分）
8-2 有人认为，LiCl和KCl可形成固溶体（并画出了“固溶体的晶胞”）。但实验表明，液相
LiCl和KCl能以任意比例混溶而它们的固相完全不混溶（即不能生成固溶体！）。请解释在固相中完全不混溶的主要原因。
在固相中，离子呈周期性排列，对“相似相溶”的“相似条件”的要求比液相中严格得多，LiCl和KCl的结构型式相同，Li+和K+的电价相等，Li和K的电负性差别也有限。显然，两个组分在固相中完全不互溶源于Li+和K+的半径差别太大。 （2分，关键要回答出最后一句话）
8-3 写出计算LiCl和KCl两种晶体密度之比的表达式(须包含离子半径的符号)；
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