中国化学会第26届全国高中学生化学竞赛(省级赛区)试卷答案
第1题(7分)1-1 无色溶液产生白色沉淀,后逐渐溶解
(1分,如只写白色沉淀溶解不扣分,未表明白色,扣0.5分)
(1)Zn2++2NH3+2H2O=Zn(OH)2↓+2NH4+ (1分) 写成如下形式均给分:Zn2++2NH3·H2O=Zn(OH)2↓+2NH4+
[Zn(H2O)6]2++2NH3·H2O=Zn(OH)2↓+2NH4+ +6H2O [Zn(H2O)6]2++2NH3=Zn(OH)2↓+2NH4+ +2H2O (2)Zn(OH)2 + 2NH4+ +2NH3 = [Zn(NH3)4]2+ +2H2O
—
如写成Zn(OH)2 +4NH3 = [Zn(NH3)4]2+ +2OH 也对,如产物写成[Zn(NH3)6]2+
扣0.5分,因主要产物是[Zn(NH3)4]2+
1-2 (1)第一步失重失去的组分。
水分子或 H2O 3个水分子或3H2O C11H14CuN4O7的式量约377.8,失去3
个水分子,失重质量分数理论值为14.3%。1分 (2)第二步失重后的固态残渣是什么,解释理由。
CuO或Cu2O的混合物(2分)理由:CuO、Cu2O及C11H14CuN4O7的式量分别为79.55、143.1和377.8。若残渣为CuO,则失重质量分数为79.55/377.8=21.1%;若残渣为Cu2O,则质量分数为143.1/(377.8×2)=18.9%,实验值为20%介于两者之间,故残渣是两者的混合物。(1分)
只答CuO或只答Cu2O,只得1分 。答CuO和Cu混合物,计算正确,理由表述
清晰,也可得3分。
虽然计算正确,但物质在题设条件下不存在(如乙炔铜、氢化铜等),也可得1分(计算分)。
第2题 2-1 A: B X: Cl 共3分 各1.5分 2-2
(2分)
2-3 写出AX3与CH3MgBr按计量数比为1∶3反应的方程式。
BCl3+3CH3MgBr ——>B(CH3)3+3MgBrCl (1分) AX3+3CH3MgBr ——>B(CH3)3+3MgBrCl
写成BCl3+3CH3MgBr ——>B(CH3)3+3/2Mg Br2+3/2MgCl2 也可 2-4 写出A2X4与乙醇发生醇解反应的方程式。
B2Cl4 + 4C2H5OH —> B2(OC2H5)4 +4HCl (1分) A2X4 + 4C2H5OH —> A2(OC2H5)4 +4HX 第3题3-1 写出步骤a中滴定反应的方程式。
—
2MnO4 + 5H2C2O4 + 6H+ == 2Mn2+ 10CO2↑+ 8H2O (1分)
3-2 写出步骤b中溶液由淡紫色变为蓝色的过程中所发生反应的方程式。
—
4MnO4 + 12H+ == Mn2+ + 5O2↑+ 6H2O (2分)
3-3 用反应方程式表达KI在步骤b 中的作用:写出Na2S2O3滴定反应的方程式。
——
KI与Cu2+ 作用:2Cu2+ + 5I == 2CuI↓ +I3 (1分) 3-4 通过计算写出蓝色晶体的化学式(原子数取整数)。
根据3-1中的反应式和步骤a中的数据,得:
——
n(C2O42) = 0.02054 mol·L1×24.18mL×5/2 == 1.241mmol (1分)
根据3-3中的反应式和步骤b中的数据,可得:
—
n(Cu2+)==0.04826 mol·L1×12.69mL==0.6124mmol (1分)
—
n(Cu2+)∶n(C2O42)== 0.6124mmol∶1.2416mmol == 0.4933 ≈ 0.5
—
配离子组成为[Cu(C2O4)2]2。 (1分) 由电荷守恒,晶体的化学式为K2[Cu(C2O4)2]·xH2O
—
结晶水的质量为:0.2073g — 0.6124×103mol×M[K2Cu(C2O4)2]
——
== 0.2073g — 0.6124×103mol×317.8g·mol1=0.0127g
—
n(H2O) = 0.0127g/(18.02g·mol1) = 0.000705mol =0.705 mmol n(H2O)∶n(Cu2+) = 0.705 ∶ 0.6124 = 1.15 x≈1
—
或用n(C2O42)和n(Cu2+)实验数据的均值0.6180mmol计算水的质量:
—
0.2073g — 0.6180×103mol×M[K2Cu(C2O4)2] = 0.0109 g
—
n(H2O) = 0.0109 g/(18.02g·mol1) = 0.000605mol =0.605mmol n(H2O)∶n(Cu2+) = 0.605∶ 0.6124 = 0.989 x≈1
其他合理的方式,均给分。 第4题
4-2 画出X + 的结构图。
(2分) 画成实线扣1分,未写正号不扣分。
第5题5-1 推求晶体中草酸分子和尿素分子的比例。
——
晶胞体积V=abcsinβ= 505.8pm×1240pm×696.4pm×sin98.13°=4.324×1022cm3 1分
————
晶胞质量 = VD = 4.324×1022cm3×1.614g·cm3=6.979×1022g 1分
—
(1)若晶胞中含1个草酸分子和1个尿素分子,则质量为2.493×1022g,密度约为
—
0.577 g·cm3,不符合测定结果,也不符合对称性要求。
—
(2)若晶胞中含1个草酸分子和2个尿素分子,则质量为3.490×1022g,密度约为
—
0.8071 g·cm3,也不符合测定结果,也不符合对称性要求。
—
(3)若晶胞中含2个草酸分子和4个尿素分子,则质量为6.980×1022g,密度符合
测定结果,对称性也满足题意。
因而晶胞中含有22个草酸分子和4个尿素分子,即二者比例1∶2。 1分 5-2 画出一个化学单位的结构,示出其中的氢键。
(3分)
化学单位:1分 只画出1个草酸分子和1个尿素分子,不给分。
氢键: 2分
只画出2个草酸的羟基与尿素的羰基形成较强的O—H…O氢键,得1分。 只画出2个尿素的氨基与草酸的羧基形成较弱的N—H…O氢键,得1分。 第6题画出此构型(碳原子上的氢原子以及孤对电子可不画)。
3分 其他答案不得分。
一个氢必须在氮原子上,氮原子必须带正电荷,另一个氢原子必须在两个氧原子之间,但不要求氢键的键角,该键是否对称也不要求,2位的取代基必须是羧酸根负离子。 6-2 喹啉酸在水溶液中的pKa1=2.41,写出其一级电离的方程式(共轭酸碱用结构简式表示)。
6-3 画出烟酸的结构。
2分 若画成也给2分。
第7题画出其结构示意图(不画孤对电子,羟基用—OH表达)
(4分) 未标负号扣1分。
7-2 1:B5O6(OH)44 1分 2:B3O3(OH)4 2分
——
3:B4O5(OH)42 1分 4:B3O3(OH)52 2分
—
1:五硼酸根,B5O6(OH)44,三配位硼原子和四配位硼原子的比例4∶1
—
2:三硼酸根,B3O3(OH)4,三配位硼原子和四配位硼原子的比例2∶1
—
3:四硼酸根,B4O5(OH)42,三配位硼原子和四配位硼原子的比例2∶2
—
4:三硼酸根,B3O3(OH)52,三配位硼原子和四配位硼原子的比例1∶2
第8题8-1 计算在pH分别为4.0和6.0的条件下碳酸—碳酸盐体系中主要物种的浓度。
——
H2CO3:Ka1=4.5×107,Ka2=4.7×1011 溶液中存在如下平衡:
———
H2CO3 == H+ + HCO3 Ka1= c(H+) c(HCO3)/c(H2CO3)=4.5×107 0.5分
—————
HCO3== H+ + CO32 Ka2= c(H+) c(CO32)/c(HCO3)=4.7×1011 0.5分
—
pH=4.4,c(H+)= 1.0×104mol错误!链接无效。
—
c(H2CO3)= c(H+) c(HCO3)/错误!链接无效。=2.2×10—7 错误!链接无效。)
———
c(CO32)= c(HCO3) ×4.7×1011/c(H+) = 4.7×10—7 错误!链接无效。)
—
溶液中以H2CO3为主,c(H2CO3)= 1.0×102mol错误!链接无效。 1分
—
—
pH=4.4,c(H+)= 1.0×106mol错误!链接无效。
—
c(H2CO3)= c(H+) c(HCO3)/错误!链接无效。=2.2 错误!链接无效。) ———
c(CO32)= c(HCO3) ×4.7×1011/c(H+) = 4.7×10—5 错误!链接无效。) 1分溶液中
—
以H2CO3和HCO3形成缓冲溶液。
——
c(HCO3)= 1.0×102mol错误!链接无效。/3.2 =3.1×10—5 mol错误!链接无效。
0.5分 c(H2CO3)= 2.2 错误!链接无效。) = 6.8×10—3mol错误!链接无效。 0.5分其他计算方法合理,答案正确,也得满分。 8-2 图中a和b分别是pH=4.4和6.1的两条直线,分别写出与a和b相对应的轴的物种发生转化的方程式。
—
a:UO22 + H2CO3 —> UO2CO3 + 2H+ 1分
——
b:UO2CO3 + 2HCO3 —> UO2(CO3)22 + H2CO3 1分
8-3 分别写出与直线c和d 相对应的电极反应,说明其斜率为正或负的原因。
——
c:4UO22 + H2O + 6e —> U4O9 + 2H+ 1分
该半反应消耗H+,pH增大,H+浓度减小,不利于反应进行,故电极电势随pH增大而降低,即E—pH线的斜率为负。
8-4 在pH=4.0的缓冲体系中加入UCl3,写出反应方程式。
d:U3+ + 2H2O—> UO2 + 1/2H2 + 3H+ 2分 由图左下部分的E(UO2/U3+)—pH关系推出,在pH=4.0时,E(UO2/U3+)远小于E(H+/H2),故UCl3加入水中,会发生上述氧化还原反应。
—
8-5 在pH=8.0~12之间,体系中UO2(CO3)34和U4O9(s)能否共存?说明理由;UO2(CO3)34—
和UO2(s)能否共存?说明理由。
—
UO2(CO3)34和U4O9能共存 1分
—
理由:E(UO2(CO3)34/U4O9)低于E(O2/H2O)而高于E(H+/H2),因此,其氧化形态
—
UO2(CO3)34不能氧化水而生成O2,其还原形态U4O9(s)也不能还原水产生H2。 1分
—
若只答UO2(CO3)34和U4O9(s)二者不反应,只得0.5分
—
UO2(CO3)34和UO2(s)不能共存 1分
——
理由:E(UO2(CO3)34/U4O9)高于E(U4O9/UO2),当UO2(CO3)34和UO2(s)相遇时,会发
———
生反应:UO2(CO3)34 + 3 UO2 + H2O == U4O9 +2HCO3 + CO32 1分 第9题
丙二酸二乙酯(写结构简式也可以)
六氢吡啶与苯甲醛反应生成亚胺正离子,增加其亲电性。或:与丙二酸二乙酯的α-氢反应生成碳负离子(1分)或烯醇负离子,写给1分
增强其亲核性(1分)。 2分 答丙二酸二乙酯和六氢吡啶也得2分;
写出以上两种作用的,也得满分。 只答六氢吡啶而未答出丙二酸二乙酯不得分。
—
若笼统答丙二酸二乙酯负离子不得分。
9-3写出合成A的2个起始原料的结构简式。
: 和
9-4 画出由A制备D过程中中间体B、C和产物D的结构简式。
第10题(6分)画出化合物A、B、C、D、E和F的结构简式。
第11题
11-2 下列有机化合物中具有芳香性的是 2和5 。共2分;各1分 有错误选项不给分
11-3 写出化合物B的名称 臭氧,O3 。1分 答臭氧化物也可以的1分,其他答案不给分 11-4 圈出C中来自原料A中的氧原子。 11-5 画出化合物D的结构简式。
1分
其他答案不给分
中国化学会第26届全国高中学生化学竞赛(省级赛区)试卷及答案
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