第22届全国高中学生化学竞赛级赛区试题及参考答案.doc
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1、第22届全国高中学生化学竞赛(省级赛区)试题及参考答案2008年9月15日第1题 (14分) 1-1EDTA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)答或得2分,质子必须在氮原子上。(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-=Ca2+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
2、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205,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) 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、H3N-SO3等不得分。正确标出了正负号,如+H3NSO3-、+H3N-SO3-得1分。其他符合题设条件(有三重轴,有极性)的结构,未正确标出正负极,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
3、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(1molL-1)、HClO4(1molL-1)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(3molL-1)和H
4、ClO4(3molL-1),充分混合,PbSO4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)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。CaCO3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:
5、 C2H2或Ca(OH)2 E: NH2CNC(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()。ClO2 (各1分,共2分)2-2 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+2C
6、O2+2H2O (1分)或2NaClO3+H2C2O4+H2SO4=2ClO2+2CO2+Na2SO4+2H2O2NaClO2+Cl2=2ClO2+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: (1) 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) (2)要使反应温度维持在700,计算进料中甲醇与空
7、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(CH3OH):n(O2)=(2×241.8)/84.2=5.74 (2分)甲醇与空气的摩尔比为:n(CH3OH):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。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
8、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) 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(g) (1分)不标物态也可。4-4 298K下,(CN)2(g)的标准摩尔燃烧热为-1095kJmol-1,C2H2(g) 的标准摩尔燃烧热为 -1300kJmol-1,C2H2(g)的标准摩尔生成焓为227kJmol-
9、1,H2O(l) 的标准摩尔生成焓为-286kJ mol-1,计算(CN)2(g)的标准摩尔生成焓。 (CN)2(g)+2O2(g)=2CO2(g)+N2(g) 2fHmy(CO2)-fHmy(CN)2=-1095kJmol-1 2fHmy(CO2)=1095kJmol-1+fHmy(CN)2 C2H2(g)+2.5O2(g)=2CO2(g)+H2O(l) 2fHmy(CO2)+fHmy(H2O)-fHmy(C2H2)=-1300kJmol-12fHmy(CO2)=-1300kJmol-1+286kJmol-1+227kJmol-1fHmy(CN)2=1095kJmol-11300kJmol-
10、1+286kJmol-1+227kJmol-1 =308kJmol-1(2分)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。fHmy(CN)2=1095-1300+286+227=308(kJmol-1)也可以。但不加括号只得1.5分。4-5 (CN)2在300-500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)画成也得2分。但画成只得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2分。 第5题 (5分
11、) 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=887pm, b=823pm, c=1102pm, =110.2°,密度d=1.83gcm-3,Z=4。5-1 通过计算得出这种晶体的化学式。 ikaite晶胞体积:V=abcsin=(8.87×8.23×11.02×10-24cm3)×sin110.2°=7.5
12、5×10-22cm3 (0.5分)设晶胞中含有n个水分子,晶胞的质量:m=4×(100+18n)/NA(g) (0.5分) 晶体密度:d=m/V=4×(100+18n)/(6.02×1023× 7.55×10-22)(gcm-3)=1.83gcm-3100+18n=208n=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
13、对体积):为什么选取冰和二水合石膏作对比?实验结果说明什么? 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
14、183;6H2O,它们以分子间作用力(氢键和范德华力)构成晶体。(0.5分)第6题 (11分)在900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25.00mL0.05301mol L-1的草酸钠水溶液,放入锥形瓶中,加入25mL蒸馏水和5 mL6molL-1的HNO3溶液,微热至60-70,用KMnO4溶液滴定,消耗27.75mL。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-+16H+=2Mn2+10CO2+8H2O (
15、1分)KMnO4溶液浓度:(2/5)×0.05301×25.00/27.75=0.01910(molL-1) (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0.4460g复合氧化物样品,放入锥形瓶中,加25.00mL上述草酸钠溶液和30mL 6 molL-1的HNO3溶液,在60-70oC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10.02mL。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,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
16、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=0-1。 (1分)滴定情况:加入C2O42-总量:25.00mL×0.05301molL-1=1.3253mmol (0.5分)样品溶解后,滴定消耗高锰酸钾:10.02mL×0.01910molL-1=0.1914mmol (0.5分)样品溶解后剩余C2O42-量: 0.1914mmol×5/2=0.4785mmol(0.5分)样品溶解过程所消耗的C2O42-量: 1.3253mmol-0.4785mmol=0.84
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- 22 全国 高中学生 化学 竞赛 赛区 试题 参考答案
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