年全国高中学生化学竞赛省级赛区试题及答案.docx
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年全国高中学生化学竞赛省级赛区试题及答案
中华人民共和国化学会全国高中学生化学竞赛(省级赛区)试题
(9月15日9︰00-12︰00共计3小时)
题号
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
总计
满分
5
6
3
6
13
8
8
9
8
10
5
8
11
100
得分
评卷人
●竞赛时间3小时。
迟到超过30分钟者不能进考场。
开始考试后1小时内不得离场。
时间到,把试卷(背面前上)放在桌面上,及时起立撤离考场。
●试卷装订成册,不得拆散。
所有解答必要写在站定方框内,不得用铅笔填写。
草稿纸在最后一页。
不得持有任何其她纸张。
●姓名、报名号和所属学校必要写在首页左侧指定位置,写在其她地方者按废卷论。
●容许使用非编程计算器以及直尺等文具。
H
1.008
相对原子质量
He
4.003
Li
6.941
Be
9.012
B
10.81
C
12.01
N
14.01
O
16.00
F
19.00
Ne
20.18
Na
22.99
Mg
24.31
Al
26.98
Si
28.09
P
30.97
S
32.07
Cl
35.45
Ar
39.95
K
39.10
Ca
40.08
Sc
44.96
Ti
47.88
V
50.94
Cr
52.00
Mn
54.94
Fe
55.85
Co
58.93
Ni
58.69
Cu
63.55
Zn
63.39
Ga
69.72
Ge
72.61
As
74.92
Se
78.96
Br
79.90
Kr
83.80
Rb
85.47
Sr
87.62
Y
88.91
Zr
91.22
Nb
92.91
Mo
95.94
Tc
[98]
Ru
101.1
Rh
102.9
Pd
106.4
Ag
107.9
Cd
112.4
In
114.8
Sn
118.7
Sb
121.8
Te
127.6
I
126.9
Xe
131.3
Cs
132.9
Ba
137.3
La-Lu
Hf
178.5
Ta
180.9
W
183.8
Re
186.2
Os
190.2
Ir
192.2
Pt
195.1
Au
197.0
Hg
200.6
Tl
204.4
Pb
207.2
Bi
209.0
Po
[210]
At
[210]
Rn
[222]
Fr
[223]
Ra
[226]
Ac-La
Rf
Db
Sg
Bh
Hs
Mt
第1题(5分)阅读如下信息后回答问题:
元素M,其地壳丰度居第12位,是第3种蕴藏最丰富过渡元素,是海底多金属结核重要成分,是黑色金属,重要用途:
炼钢,也大量用来制作干电池,还是动植物必须微量元素。
1.M元素符号是。
2.M最重要矿物化学式是。
3.M三种常用化合物是、和。
【答案】
1.Mn(1分)
2.MnO2(1分)
3.M三种常用化合物是MnO2、MnSO4和KMnO4。
(3分)
注:
必要答MnO2和KMnO4,而Mn(II)盐也可答硝酸锰等。
第2题(6分)用地壳中某重要元素生产各种产品在当代高科技中占重要位置,足见化学对当代物质文明重要作用。
例如:
1.计算机芯片重要成分是;
2.光导纤维重要成分是:
3.当前应用最多太阳能电池光电转化材料是;
4.用作吸附剂、干燥剂、催化剂或催化剂载体人造分子筛大多是一类称为化合物;
5.有一大类化合物,构造独特,兼备无机材料和有机材料双重性能,有耐温、电绝缘性好、难燃、憎水、耐腐蚀……等特性,广泛用于航空航天、电子电气、建筑、运送等行业,用于密封、粘合、润滑、涂层、表面活性、防水、防潮……,已为当代社会不可代替新材料。
此类材料在分子构造上特点是和。
【答案】
1.硅(或Si或单晶硅)(1分)
2.二氧化硅(或SiO2)(1分)
3.硅(或Si)(1分)
4.铝硅酸盐(或硅铝酸盐)(1分)
注:
此题明确是分子筛,不应答硅胶,答硅酸盐也不给分。
5.具备Si-O键与硅相连烃基(2分)
第3题(3分)近来有人用高能26Mg核轰击
Cm核,发生核合成反映,得到新元素X。
研究者将X与氧气一起加热,检出了气态分子XO4,使X成为研究了化学性质最重元素。
已知X同位素如下表所示,上述核反映得到核素是其中之一,该核素衰变性质保证了其化学性质实验获得成功。
质量数
半衰期
衰变方式
263
1s
释放α粒子
264
0.00008s
释放α粒子;或自发裂变
265
0.0018s
释放α粒子;或自发裂变
266
不详
不详
267
0.033s
释放α粒子;或自发裂变
268
不详
不详
269
9.3s
释放α粒子
1.X元素符号是。
2.用元素符号并在左上角和左下角分别标注其质量数和质子数,写出合成X核反映方程式(方程式涉及其她符号请按常规书写)。
【答案】
1.Hs(1分)
2.
+
=
+5n(2分)(n也可写成
等,但写成“中子”扣1分)
第4题(6分)
1.汞与次氯酸(摩尔比1︰1)发生反映,得到2种反映产物,其一是水。
该反映方程式为;反映得到含汞产物中文名称为。
2.N2H4在一定条件下热分解,产生NH3、N2和H2,后两者摩尔比为3︰2,写出反映方程式。
3.第二周期元素A与氢形成如下化合物中A-A键键能(kJ/mol):
CH3-CH3346,H2N—NH2247,HO-OH207
试问:
它们键能为什么依次下降?
【答案】
1.2Hg+2HClO=Hg2OCl2+H2O(1分)碱式氯化汞(或氯氧化汞)(1分)
注:
Hg2OCl2也可写成HgO·HgCl2或HgCl2·HgO
2.7N2H4=8NH3+3N2+2H2(2分)
3.乙烷中碳原子没有孤对电子,肼中氮原子有1对孤对电子,过氧化氢中氧有2对孤对电子,使A—A键键能减小。
(2分)
第5题(13分)六配位(八面体)单核配合物MA2(NO2)2呈电中性;构成分析成果:
M31.68%,N31.04%,C17.74%;配体A不含氧:
配体(NO2)x氮氧键不等长。
1.该配合物中心原子M是什么元素?
氧化态多大?
给出推理过程。
2.画出该配合物构造示意图,给出推理过程。
3.指出配体(NO2)x在“自由”状态下几何构型和氮原子杂化轨道。
4.除本例外,上述无机配体还也许以什么方式和中心原子配位?
用图形画出三种。
【答案】
1.nM︰nN=21.68/MM︰31.04/14=1︰(2y+2)
MA=19.56×(y+1)
y=2(设y为其她自然数均不合题意),得MM=58.7(g/mol)
查周期表,M=Ni
由配体(NO2)x两个氮氧键不等长,推断配体为单齿配体,配位原子为O,
故配体为NO2-,因而,Ni氧化数为+2。
(4分)
注:
推理过程合理都给分,不合理,虽然成果对的也扣2分。
2.设配合物中碳原子数为nC,则:
nC︰nN=17.74/12︰31.04/14=0.667
已知nN=2×2+2=6,因此,nC=0.677×6=4
求出摩尔质量,由于剩余量过小,只能设A是氮氢化合物,由此得氢数,可
推得配体A为H2NCH2CH2NH2,
配合物构造示意图为:
(4分)
注:
合理推理过程2分,构造图2分
3.(依照VSEPR理论,可预言)NO2-为角型,夹角略不大于120°,N取sp2杂化轨道。
(2分)
4.
(3分)
注:
只要图形中原子相对位置关系对的即可得分;画出其她合理配位构造也得分,如氧桥构造、NO2-桥构造等
第6题(8分)化合物A俗称“吊白块”,年产量上万吨,重要用于染色工艺,具还原性和漂白性,对热不稳定,有毒。
近年报道,国内某些不法商人违章地将A添加到米、面、腐竹、食糖等食品中增白,导致多起严重食物中毒事件,如某地曾发生五所学校400余名学生食用含A食品一次性中毒事件。
已知:
●固体A·2H2O摩尔质量为154g/mol;
●A晶体构造及其水溶液电导证明A是钠盐,每摩尔A含1摩尔钠离子。
●A在水中溶解度极大,20℃饱和溶液A质量分数达45%。
●A制备办法之一是,在NaOH溶液中分甲醛与Na2S2O4(连二亚硫酸钠)反映(摩尔比1︰1),反映产物为A和亚硫酸钠。
●A在化学上属于亚磺酸衍生物,亚磺酸通式为RSO2H,R为有机基团。
1.画出A阴离子构造(简)式。
2.写出上述制备A“分子方程式”。
3.给出A化学名称。
【答案】
1.MA=32+3×16+3×1+12+23=118118+36=154
(或[HOCH2SO2]-或
或
等)(3分)
2.Na2S2O4+CH2O+NaOH=HOCH2SO2-Na++Na2SO3(3分)
(或Na2S2O4+CH2O+NaOH=HOCH2SO2Na+Na2SO3
或Na2S2O4+CH2O+NaOH=NaSO2CH2OH+Na2SO3)
注:
写不写结晶水都可以
3.“羟甲亚磺酸钠”(或“羟甲基亚磺酸钠”)(2分)
第7题(8分)据报道,国内酱油出口因“氯丙醇”含量超标而受阻。
1.据研究,酱油中“氯丙醇”来源也许是酱油原料中杂质脂肪水解产物甘油羟基被氯取代衍生物;另一来源也许是用离子互换树脂纯化水配制酱油,由于互换树脂采用1,2-环氧-3-氯丙烷(代号A)作交联剂,残留A水解会产生“氯丙醇”;此外,A还也许来自包装食品强化高分子材料。
试写出由甘油得到“氯丙醇”构造简式和A水解反映方程式,反映涉及有机物用构造简式表达。
2.在同一种碳上同步有2个羟基或者一种羟基和一种氯原子“氯丙醇”是不稳定,在普通条件下会发生消除反映,请给出2个反映方程式作为例子。
【答案】
1.
(4分)
(2分)
注:
标不标对映体得分相似。
2.
(各1分)
第8题(9分)化合物A和B元素分析数据均为C85.71%,H14.29%。
质谱数据表白A和B相对分子质量均为84。
室温下A和B均能使溴水褪色,但均不能使高锰酸钾溶液褪色。
A与HCl反映得2,3-二甲基-2-氯丁烷,A催化加氢得2,3-二甲基丁烷;B与HCl反映得2-甲基-3-氯戊烷,B催化加氢得2,3-二甲基丁烷。
1.写出A和B构造简式。
2.写出所有与A、B具备相似碳环骨架同分异构体,并写出其中一种异构体与HCl反映产物。
【答案】
1.A构造简式
B构造简式
(各2分)
2.构造简式与HCl反映产物构造简式
注:
同分异构体各1分;写对任一“相应”水解产物得2分。
第9题(8分)Xe和F2反映,可得三种氟化物,视反映条件而定。
下图表述是将0.125mol/LXe和1.225mol/LF2为始态得到生成物在平衡体系内分压与反映温度关系。
1.应在什么温度下制备XeF2和XeF4?
2.Xe和F2生成XeF6和XeF4,哪个反映放热更多?
生成反映放热更多。
理由:
3.为有效地制备XeF2,应在什么反映条件下为好?
简述理由。
【答案】
1.约550K约850K(各1分)
2.XeF6若Xe与F2生成XeF4反映放热多,反映XeF4+F2=XeF6将是吸热反映,温度升高应有助于XeF6生成,而由附图可见,事实恰恰相反。
(4分)
(或答:
反映XeF6=XeF4+F2发生在相对高温度下;或答:
上述正向反映是体积增大反映,因此正向反映是吸热)
3.在上图条件下必要在高温下才干制备XeF2,但高温规定技术问题太多,因而,应减少投料中F2/Xe比值,可有效制备XeF2。
(2分)
第10题(10分)某远洋船只船壳浸水面积为4500m2,与锌块相连来保护,额定电流密度为150mA/m2,预定保护期限2年,可选取锌块有两种,每块质量分别为15.7kg和25.9kg,通过每块锌块电流强度分别为0.92A和1.2A。
计算阐明,为达到上述保护船体目,至少各需几块锌块?
用哪种锌块更合理?
为什么?
【答案】
一方面算出通过体系总电量:
2×365d×24h/d×60min/h×60s/min=6.307×107s(1分)
0.0150A/m2×4500m2=67.5A(1分)
67.5A×6.307×107s=4.257×109C(1分)
另一方面计算总共需要多少锌:
电子量为:
4.257×109C/9.65×104C/mol=4.411×104mol(1分)
锌量:
4.411×104mol×65.4g/mol/2×10-3kg/g=1443kg=1.44×103kg(1分)
需质量为15.7kg/块锌块数为:
1.44×103kg/15.7kg/块=91.7块≈92块(1分)
92块×0.92A/块=85A>67.5A,电流强度可以达到规定。
(1分)
25.9kg/块:
1.44×103kg/25.9kg/块=55.6块≈56块(1分)
56块×1.2A/块=67.2A<67.5A,电流强度达不到规定,应当加1块,则
57块×1.2A/块=68.4A,电流强度才干达到规定。
(1分)
选用较重锌块更合理,因其电流强度较小,理论上可以保证2年保护期限,而用较轻锌块因其电流强度太大,不到2年就会消耗光。
(1分)
第11题(5分)镅(Am)是一种用途广泛锕系元素。
241Am放射性强度是镭3倍,在国内各地商场里经常可见到241Am骨密度测定仪,检测人体与否缺钙:
用241Am制作烟雾监测组件已广泛用于国内各地建筑物火警报警器(制作火警报警器1片241Am国内批发价仅10元左右)。
镅在酸性水溶液里氧化态和原则电极电势(E/V)如下,图中2.62是Am4+/Am3+原则电极电势,-2.07是Am3+/Am原则电极电势,等等。
普通而言,发生自发氧化还原反映条件是氧化剂原则电极电势不不大于还原剂原则电极电势。
试判断金属镅溶于过量稀盐酸溶液后将以什么离子形态存在。
简述理由。
附:
E(H+/H2)=0V;Eø(Cl2/Cl-)=1.36V;Eø(O2/H2O)=1.23V。
【答案】
要点1:
E(Amn+/Am)<0,因而Am可与稀盐酸反映放出氢气转化为Amn+,n=2,3,4;但E(Am3+/Am2+)<0,Am2+一旦生成可继续与H+反映转化为Am3+。
(1分)
(或答:
E(Am3+/Am)<0,n=3)
要点2:
E(Am4+/Am3+)>E(AmO2+/Am4+),因而一旦生成Am4+会自发歧化为AmO2+和Am3+。
(2分)
要点3:
AmO2+是强氧化剂,一旦生成足以将水氧化为O2,或将Cl-氧化为Cl2,转化为Am3+,也不能稳定存在。
(1分)
相反,AmO2+是弱还原剂,在此条件下不能被氧化为AmO22+。
要点4:
Am3+不会发生歧化(原理同上),可稳定存在。
(1分)
结论:
镅溶于稀盐酸得到稳定形态为Am3+。
第12题(8分)组合化学是一种新型合成技术。
对比于老式合成反映如A+B=AB,组合化学合成技术则是将一系列Ai(i=1,2,3,…)和一系列Bj(j=1,2,3,…)同步发生反映,成果一次性地得到许各种化合物库(library),然后运用计算机、自动检测仪等当代化技术从库中筛选出符合需要化合物。
今用21种氨基酸借组合化学技术合成由它们连接而成三肽(注:
三肽构成可以是ABC,也可以是AAA或者AAB等等,还应指出,三肽ABC不等于三肽CBA:
习惯上,书写肽氨基酸顺序时,写在最左边总有未键合α-氨基而写在最右边总有未键合羧基)。
1.该组合反映能得到多少个三肽产物库。
答:
个。
2.假设所得库中只有一种三肽具备生物活性。
有人提出,仅需进行不多次实验,即可得知活性三肽构成(每次实验涉及对全库进行一次有无生物活性检测)。
请问:
该实验是如何设计?
按这种实验设计,最多需进行多少次实验,至少只需进行几次实验?
简述理由。
【答案】
1.213=9261
2.答案要点有:
①.实验设计:
每次减少1个氨基酸用20个氨基酸进行同上组合反映,若发现所得库没有生物活性,即可知被减去氨基酸是活性肽组分。
(2分)
②.若头三次实验发现所得库均无生物活性,则可知被减去三种氨基酸是活性肽构成。
因而,至少只需进行3次实验就可完毕实验。
(2分)
③.若做了20次实验只发既有1或2次实验得到库有活性,不能必定活性三肽是AAA,还是ABA,还是ABC,仍需做第21次实验来证明,因而,最多需进行21次实验才干最后拟定活性三肽构成。
(2分)
第13题(11分)离于液体是常温下呈液态离子化合物,已知品种几十种,是一类“绿色溶剂”。
据4月一篇报道,近来有人进行了用离子液体溶解木浆纤维素实验,成果如下表所示:
向溶解了纤维素离子液体添加约1.0%(质量)水,纤维素会从离子液体中析出而再生;再生纤维素跟原料纤维素聚合度相近;纤维素分子是葡萄糖(C6H12O6)缩合高分子,可粗略地表达如下图,它们以平行成束高档构造形成纤维;葡萄糖缩合不变化葡萄糖环构造;纤维素溶于离子溶液又从离子液体中析出,基本构造不变。
n=400~1000
表木浆纤维在离子液体中溶解性
离子液体
溶解条件
溶解度(质量%)
[C4min]Cl
加热到100℃
10%
[C4min]Cl
微波加热
25%,清澈透明
[C4min]Br
微波加热
5~7%
[C4min]SCN
微波加热
5~7%
[C4min][BF4]
微波加热
不溶解
[C4min][PF4]
微波加热
不溶解
[C6min]Cl
微波加热
5%
[C8min]Cl
微波加热
微溶
表中[C4min]Cl是1-(正)丁基-3-甲基咪唑正一价离子代号,“咪唑”构造如右上图所示。
回答如下问题:
1.在下面方框中画出以[C4min]+为代号离子构造式。
2.符号[C6min]+和[C8min]+里C6和C8代表什么?
答:
和。
3.依照上表所示在相似条件下纤维素溶于离子液体差别可见,纤维素溶于离子液体重要因素是纤维素分子与离子液体中之间形成了键;纤维素在[C4min]Cl、[C4min]Br、[C4min][BF4]中溶解性下降可用来解释,而纤维素在[C4min]Cl、[C6min]Cl和[C8min]Cl中溶解度下降是由于摩尔分数。
4.在离子液体中加入水会使纤维素在离子液体里溶解度下降,可解释为:
。
5.假设在[C4min]Cl里溶解了25%聚合度n=500纤维素,试估算,向该体系添加1.0%(质量)水,占整个体系摩尔分数多少?
假设添水后纤维素所有析出,析出纤维素摩尔分数多大?
【答案】
1.
(2分)
注:
不加括号而将“+”加在甲基氮上也对的。
丁基用锯齿状无氢简式表达得分相似。
2.己基辛基(1分)
3.阴离子(或负离子)氢Cl-、Br-、BF4-结合氢能力下降Cl-减少。
(每空1分,小计5分)
注:
第3空或答半径增大,或与氢形成氢键能力下降,或作为质子碱碱性减小,等等
4.水与离子液体中阴离子形成氢键能力更强。
(1分)
5.溶解于离子液体中纤维素摩尔质量为:
6×12+10+5×16)×1000=1.62×105(g/mol)
离子液体摩尔质量为:
8×12+15+14×2+35.5=96+15+28+35.5=175(g/mol)
水摩尔分数为:
1.0/18/(1.0/18+75/175+25/1.62×105)=0.12
析出纤维素摩尔分数为:
(25/16)/(1.0/18+75/175+25/1.62×105)=3.2×10-4(2分)
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