2020年全国高中化学知识竞赛决赛试题及答案
（一）
一、在机械制造业中，为了消除金属制品中的残余应力和调整其内部组织，常采用有针对性的热处理工艺，以使制品机械性能达到设计要求。
CO和CO2的混合气氛用于热处理时，调节CO/CO2既可成为氧化性气氛（脱除钢制品中的过量碳），也可成为还原性气氛（保护制品在处理过程中不被氧化或还原制品表面的氧化膜）。反应式为： Fe(s)+CO2(g)＝=FeO(s)+CO(g) 已知在1673K时
2CO(s)＋O2(g)=2CO2 △G=-278.4/kJ·mol-1 2Fe(s)＋O2(g)=2FeO(s) △G=-311.4/kJ·mol-1
混合气氛中含有CO、CO2及N2（N2占1.0%，不参与反应）。 1.CO/CO2比值为多大时，混合气氛恰好可以防止铁的氧化？ 2.此混合气氛中CO和CO2各占多少百分？
3.混合气氛中CO和CO2的分压比、体积比、摩尔比及质量比是否相同？若相同，写出依据；若不同，请说明互相换算关系。
4.若往由上述气氛保护下的热处理炉中投入一定石灰石碎块，如气氛的总压不变（设为101.3kPa），石灰石加入对气氛的氧化还原性有何影响？
二、RuCl2（H2O）4+有二个异构体：A和B
RuCl3（H2O）3也有二个异构体：C和D。C、D分别按下式水解均生成A：
C或D+H2O=A+Cl-
写出A、B、C、D的结构并说明C或D水解产物均为A的原因。 三、先阅读以下一段叙述，然后回答文后的问题。
四氮化四硫（S4N4）是氮化硫类化合物中的一个。它可由二氯化二硫与氨合成，为橙色晶体。撞击或加热时易爆炸。S4N4分子中的所有原子一起组成一个笼状结构，四个氮原子组成平面四方形，四个硫原子组成一个四面体，而氮原子四方平面正好平分硫原子的四面体，两个硫原子在平面上方，另外两个硫原子在平面下方。分子中有12个π电子，这12个π电子是完全非定域的，所有S-N键键长均为～162pm，键级为1.65。 问题
1.S4N4中S和N的氧化数各是多少？
2.写出由二氯化二硫与氨形成S4N4的反应式。 3.为什么不能由N2和S合成S4N4？ 4.请画出S4N4的结构图。
5.N和S原子是如何提供12个π电子的？ 6.S4N4为什么是有色物？
7.所有N-S-N和所有S-N-S键角是否相等？ 四、石墨具层状结构
1.作图示出石墨中一层层状分子结构。
2.试指出石墨层状分子中碳原子（C）数与C-C化学键（将每对邻近的碳原子与碳原子间的联线看作一个化学键）数的相对比例。 请对上述结论的导出作出论证。若能以二种方法论证更好。 3.实验测得石墨、苯、乙烯分子中C-C键键长依次为142、140、133pm。 请对上述系列中键长依次递减的现象作出合理的解释（回答要简单明了）。
五、化合物（A）的结构为
据报导（A）可由氟代乙酸乙酯（B）与格氏试剂（C）先进行加成反应，后经氧化、酯化和还原反应等步骤而完成。 1.请命名化合物（A）。
2.化合物（A）有何立体化学现象？为什么？ 3.写出化合物（B）和（C）的结构式，并请命名。 4.写出化合物（C）的合成路线。 5.写出（B）和（C）加成反应的历程。
6.写出上述加成反应产物的氧化、酯化及还原等各步反应产物的结构式。
六、在自然界中某些物理量之间的联系均以对数形式出现，它们有相似之处。如： 1.Boltzmann分布
（1）式是大气压强随高度等温变化公式。式中p1、p2表示在高度为h1、h2处时气体的压强；M为气体的平均摩尔质量；g为重力加速度9.80m·s-2；R为气体常数8.314J·mol-1·K-1；T为热力学温度。 2.Clapeyron-Clausius公式
这是液体蒸气压随温度变化的公式。T2、T1时液体蒸气压为p2、p1；△rHm为液体的摩尔气化热，被近似看作定值，如水的△rHmH2O＝44010J·mol-1。 3.Arrhenius公式
反应速度常数随温度变化的公式中，T2T1时反应速度常数为k2、k1；E为反应活化能，被近似看成定值。 4.一级反应速度公式
c2、c1表示在时间为t2、t1时反应物的浓度，k为一级反应的速率常数。
根据以上知识计算下列问题：
已知鸡蛋中蛋白的热变作用为一级反应，反应活化能E=85kJ·mol-1。于海平面处在沸水中煮熟一个鸡蛋需10分钟。
2020年全国高中化学知识竞赛决赛试题及答案(一)
