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2005年全国高中化学竞赛(安徽赛区)初赛试题详解之一


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2005 年全国高中化学竞赛( 安徽赛区) 2005 年全国高中化学竞赛 ( 安徽赛区 ) 初赛试题解析
解析:化学之旅工作室/张汉生/2007.02) (解析 :化学之旅工作室 /张汉生 /2007.02)
(考试时间 3 小时,满分 150 分)
H 1.008 Li Be 6.941 9.012 Na Mg 22.99 24.31

元素周期表

He 4.003 C N O F Ne B 10.81 12.01 14.01 16.00 19.00 20.18 Al Si P S Cl Ar 26.98 28.09 30.97 32.07 35.45 39.95

K Ca Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn Ga Ge As Se Br Kr 39.10 40.08 44.96 47.88 50.94 52.00 54.94 55.85 58.93 58.69 63.55 65.39 69.72 72.61 74.92 78.96 79.90 83.80 Rb Sr Y Zr Nb Mo Tc Ru Rh Pd Ag Cd In Sn Sb Te I Xe 85.47 87.62 88.91 91.22 92.91 95.94 [98] 101.1 102.9 106.4 107.9 112.4 114.8 118.7 121.8 127.6 126.9 131.3 Cs Ba Hf Ta W Re Os Ir Pt Au Hg Tl Pb Bi Po At Rn La-Lu 132.9 137.3 178.5 180.9 183.8 186.2 190.2 192.2 195.1 197.0 200.6 204.4 207.2 209.0 [210] [210] [222] Fr Ra Ac-La [223] [226]

注意:答案必须写在答题卷上,写在试题卷上无效 。 ...................... 小题, 个选项符合题意。 一 、 本题包括 25 小题 , 每小题 2 分 , 共 50 分 。 每小题有 1 个或 2 个选项符合题意 。 个选项合题意,多选或错选均不得分。 个选项合题意 项合题意, 若该题只有 1 个选项合题意 ,多选或错选均不得分 。若该题有 2 个选 项合题意 ,选 该题不得分。 对 1 个得 1 分 , 选对 2 个得 2 分 ; 选错 1 个 , 该题不得分 。 ⒈我国有些煤矿的坑道中具有丰富的可燃性气体。目前已建成利用坑道气的发电厂, 这样既充分利用了能源,又保证了煤矿的安全生产,坑道中的可燃性气体是 A.H2 B.CO C.CH4 D. CH4 和 CO 的混合气体 解析:沼气、煤矿瓦斯、天然气主要成分为 CH4;海底“可燃冰”为 CH4 的水合物。 答案:C ⒉A 是烷烃,B 是单烯烃,B 分子中的碳原子数比 A 分子中多。常温下 1L 该混合气 体充分燃烧可得到同温同压下的二氧化碳气体 2.5L,则原混合气体中 A 和 B 的组 合方式可能有 A.2 种 B.3 种 C.4 种 D.5 种 解析:分子中碳原子数为 1~4 的烷烃和新戊烷通常状况下为气态。 气态单烯烃分子中碳原子数:2~4。 设该混合气平均分子式为 C xH y,则:C xH y~2.5CO2,x=2.5。 A 比 B 分子中的碳原子数少, 分子中碳原子数须少于 2.5, 是 CH4 或 C2H 6。 A A B 可以是 C3H6 或 C4H8。 原混合气体中 A 和 B 的组合方式可能有 4 种。 答案:C ⒊某种混合气体,可能含有 N2、HCl、CO。把混合气体依次通过足量的 NaHCO3 溶 液和灼热的 CuO, 气体体积都没有变化; 再通过足量的 Na2O2 固体, 气体体积减小; 最后通过灼热的铜丝,经充分反应后气体体积又减小,但还有气体剩余。以下对混 合气体组分的判断中,正确是
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A.一定有 N2、HCl,没有 CO B.一定有 N2,CO 和 HCl 中至少有一种 C.一定有 N2、CO 和 HCl D.一定没有 N2,CO 和 HCl 中至少有一种 解析:不论有无 HCl,通过足量的 NaHCO3 溶液,气体体积都没有变化,因为: HCl+ NaHCO3=NaCl+ CO2↑+H2O,反应前后气体分子数不变。 不论有无 CO,通过灼热的 CuO,气体体积都没有变化, ,因为: CO+CuO Cu+CO2,反应前后气体分子数不变。

“通过足量的 Na2O2 固体,气体体积减小” ,表明原混合气体须含有 HCl、CO 中至少一种; “最后通过灼热的铜丝,经充分反应后还有气体剩余” ,表明原混 合气体中一定含有 N2。 答案:B ⒋设硫酸为二元强酸,现有 0.01mol/LH 2SO4 溶液滴定 0.01mol/L NaOH 溶液,中和后 加至 100mL。若滴定终点判断有误差:①多加了 1 滴 H2SO4 溶液;②少加了 1 滴 H2 SO4 溶液(1 滴溶液的体积约为 0.05mL) ,则①和②两种情况下溶液中[H+ ]之比的 值是 A.10 B.50 C.5×103 D. 10 4 解析:常温水溶液中:c(H+ )×c(OH- )=1×10 -14 1 滴 H2 SO4 溶液中含 H+:0.01mol/L×2×0.05×10 -3 L=1×10 -6 mol ①多加了 1 滴 H2SO4 溶液:c(H+ )=1×10 -6 mol /0.1L=1×10 -5 mol/L ②少加了 1 滴 H2SO4 溶液:余 OH-1×10 -6 mol,c(OH- )=1×10-5 mol/L c(H +)=1×10 -9 mol/L
1×10 5 4 1×10 9 =10

答案: D ⒌下列电子排布式中,属于第 121 号元素的是 A.[118]5g 18s 2 B.[118]8s 28p 1 C.[118]7d 18s2 解析: 核外电子分层运动: 电子层
K L M N O P Q R 1s 2s、 2p 3s、 3p、 3d 4s、 4p、 4d、 4f 5s、 5p、 5d、 5f、 5g 6s、 6p、 6d、 6f、 6g、 6h 7s、 7p、 7d、 7f、 7g、 7h、 7i 8s、 8p、 8d、 8f、 8g、 8h、 8i、 8j

D.[118]6f 18s2

电子亚层

轨道数
1 1+3=4 1+3+5=9 1+3+5+7=16 1+3+5+7+9=25 1+3+5+7+9+11=36 1+3+5+7+9+11+13=49 1+3+5+7+9+11+13+15=64

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核外电子排布原则: ①能量最低原理:电子由能量低的轨道向能量高的轨道排布(电子先填充能量低 的轨道,后填充能量高的轨道。填充顺序:

1s 2s 3s 4s 5s 6s 7s 8s 2p 3p 4p 5p 6p 7p 8p 3d 4d 5d 6d 7d 8d 4f 5f 6f 7f 8f 5g 6g 7g 8g 6h 7h 8h 7i 8i 8j

②Pauli(保利)不相容原理: 每个原子轨道中只能容纳两个自旋方向相反的电子(即 同一原子中没有运动状态完全相同的电子,亦即无四个量子数完全相同的电 子)。 ③Hunt(洪特)规则:电子在能量简并的轨道中,要分占各轨道,且保持自旋方向 相同。保持高对称性,以获得稳定,包括:轨道全空、半充满、全充满三种分 布。 118 号元素尚未发现,按规律,在周期表中它应位于第七周期零族。其电子排布 顺序为: 1s2 2s 2 2p6 3s2 3p 6 4s2 3d 10 4p6 5s 2 4d 10 5p 6 6s 2 4f 14 5d 10 6p6 7s 2 5f 14 6d 10 7p 6 118 号元素原子的电子结构式: 1s2 2s2 2p 6 3s 2 3p6 3d 10 4s2 4p 6 4d 10 4f 14 5s2 5p 6 5d10 5f 14 6s 2 6p 6 6d10 7s 2 7p6 各层电子数:K:2、L:8、M:18、N:32、O:32、P:18、Q:8
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121 号元素在周期表中它应位于第八周期ⅢB 族。其电子排布顺序为: 1s2 2s2 2p 6 3s 2 3p6 4s 2 3d 10 4p 6 5s2 4d 10 5p6 6s 2 4f 14 5d 10 6p 6 7s 2 5f 14 6d10 7p6 8s2 5g1 121 号元素电子结构式为: 1s2 2s2 2p 6 3s 2 3p6 3d 10 4s2 4p 6 4d 10 4f 14 5s2 5p 6 5d10 5f 14 5g 1 6s 2 6p6 6d 10 7s2 7p6 8s 2 为了避免电子结构式书写过长,通常把内层电子已达到稀有气体结构的部分写成 “原子实” ,即以稀有气体的元素符号外加方括号来表示。 故 121 号元素电子结构式常表示为:[118]5g 18s 2 答案:A ⒍在呈强酸性的无色溶液中,能大量共存的离子组是 B.Na+、K+、CO32-、NO3A.Al3+、Cu2+、SO4 2-、ClC.NH4 +、Mg2+、SO4 2-、ClD.Ag+、Ca2+、Cl-、NO3 答案:C ⒎已知在 pH 值为 4 左右的环境中,Ca2+、Fe 2+几乎不水解,而 Fe 3+几乎完全水解。工 业上制 CuCl2 是将浓盐酸用蒸气加热到 80℃左右,再慢慢加入粗氧化铜(含少量杂 质 FeO) ,充分搅拌使之溶解。欲除去溶液中的杂质离子,下述方法中可行的是 A.加入纯 Cu 将 Fe2+还原为 Fe B.向溶液中通入 H2S 使 Fe 2+沉淀 C.向溶液中通入 Cl2,再通入 NH3,调节 pH 值为 4 左右 D.向溶液中通入 Cl2,再加入纯净的 CuO 粉末调节 pH 值为 4 左右 解析: 所得溶液中的杂质离子为 Fe2+。 向溶液中通入 Cl2:2Fe2++ Cl2=2Fe 3++2Cl-。 过滤, 除去 Fe(OH) 3 加入纯净的 CuO 粉末调节 pH 值为 4 左右, 3+几乎完全水解, Fe 和多余的 CuO 粉末。 答案:D ⒏金刚烷(C10H16 )是一种重要的脂肪烷烃,其结构高度对称,如 右图所示。金刚烷能与卤素发生取代反应,其中一氯一溴金刚烷 (C10H14ClBr)的同分异构体数目是 A.4 种 B.6 种 C.8 种 D.10 种 解析: 金刚烷(adamantane),简写为 ADH,是一种高度对称的笼状烃。 如图示,三个红色位等效,六个蓝色位等效。含 4 个相同六元环。 每个红色位碳原子上有 1 个氢原子,每个蓝色位碳原子上有 2 个 氢原子。 ⑴若一氯一溴在同一碳原子上: 只能位于某一蓝色位, 即该结构分子为 1 种:

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⑵若一氯一溴在同不碳原子上: ①当氯在某一红色位:

溴原子在红色位的为 1 种:

溴原子在蓝色位的为 2 种: ②当氯在某一蓝色位:

溴原子在红色位的为 2 种:

溴原子在蓝色位的为 2 种: 以上方法为“定位换位法” :先设定某一原子位置,再变换另一原子位置。 金刚烷具有独特的结构和性质,在医药、表面活性剂、照相感光材料、特种润滑剂、功 能高分子、催化剂等领域具有广泛用途, 其可以代替苯生产各类行业产品,且相对于苯具 有热稳定性好、熔点高、无毒无味、可降解等优点,因而被誉为下一代精细化工原料。国 外化学家们预言,随着其制备技术的发展,应用范围的不断扩大,在不久的将来,金刚烷 化学将与苯化学并驾齐驱。金刚烷及金刚烷系列产品在医药、材料等行业均有良好的应用 前景。 答案:C ⒐在配平 P 4+CuSO 4+H2O→Cu3P+H3PO4+ H2SO4 时,H2O 前面的化学计量数应为 A.60 B.70 C.85 D.96
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解析:生成 1 个 Cu3P 分子:降 6 价。 生成 1 个 H3PO4 分子:升 5 价。 Cu 3P 与 H3PO4 分子数比应为 5:6。 即:P 4+CuSO4+H 2O→5Cu 3P+6H3PO4+ H 2SO4 P 原子数应为 4 的整数倍,也为 11 的整数倍。 故:11P 4+60CuSO4+96H 2O=20Cu 3P+24H3PO4+60H2 SO4 答案:D ⒑下列离子方程式正确的是 A.等物质的量的 Ba(OH) 2 与明矾加入足量水中 3Ba2++6OH-+2Al3++3SO 42-=3BaSO4↓+2Al(OH) 3↓ B.Fe(OH)3 溶于氢碘酸 Fe(OH) 3+3H+= Fe 3++3H2O C. H2 18O 中投入 Na 2O2 固体 2H 218O+ 2O 22-=4OH -+ 18O2↑ D.CuCl2 溶液中加入 NaHS 溶液 Cu 2++2HS -+2H 2O=Cu(OH) 2↓+2H2S↑ 解析: A. 等物质的量的 Ba(OH)2 与 KAl(SO4 ) 2 中: n(OH- ):n(Al3+ )<3:1,Al3+过量,生成 Al(OH) 3。 B. Fe 3+能氧化 I-:2Fe(OH) 3+6H++2I+=2Fe 2++I2+6H2O C. O2 中氧原子均来自 O2 2-。 D.易生成 CuS 沉淀:Cu2++HS -=CuS↓+2H+ 注意:Cu2+溶液中通 H2 S 气体,产生黑色沉淀。 答案:D ⒒某钾( )的石墨嵌入化合物沿 c 轴的投影图如图,该化合物的化学式为 A.KC 12 解析: B. KC 10 C. KC 8 D. KC 6

如图示: 将钾原子位置用红线连接, 为正六边形。 每个钾原子为 3 个红线连成的正六边形共用。 则每个红线连成的正六边形中: 含 K 原子个数:6× 3 =2;含 C 原子个数:24
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K 原子与 C 原子个数比:2:24=1:12,该化合物的化学式为 KC 12 答案:A ⒓右图是正四面体的原子簇 Au n 一个三角面图,根据该图,确定 Au n 中的 n 数值为 A.47 B.18 C.19 D.20 解析: 该正四面体中,每个顶点为 3 个面共用,每条棱边为 2 个面共用。 每个面中含有的原子数:3× 3 +6× 2 +1=5 该原子簇含有的原子数:5×4=20 答案:D ⒔下面二维平面晶体所表示的化学式为 AX3 的是
1 1

A. 解析: 假定●为 A,○为 X。

B.

C.

D.

⑴A.图扩展: 观察红线所连成的六边形,每个○为 3 个该六边形共用。 每个该六边形中:A 个数=1;X 个数=6× 3 =2。化学式:AX2
1

⑵B.图扩展: 观察红线所连成的六边形,每个○为 2 个该六边形共用。

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每个该六边形中:A 个数=1;X 个数=6× 2 =3。化学式:AX3

1

⑶C.图扩展: 观察红线所连成的六边形,每个○为 2 个该六边形共用。 每个该六边形中:A 个数=1;X 个数=6× 2 =3。化学式:AX3
1

⑷D.图扩展: 观察红线所连成的六边形,每个六边形的 6 个○中,有 2 个为该六边形独用,另 4 个 2 个共边相邻的六边形共用。 每个该六边形中:A 个数=1;X 个数=2+4× 2 =4。化学式:AX4 答案:B、C ⒕Na2SO 4 溶液的溶解度曲线如右图,下列说法错误的是 A.A 点表示 Na2SO4 溶液尚未达到饱和,但降温或加入 Na2 SO4 固体都可使其饱和 B. Na 2SO4 的溶解度随着温度的升高而增大 C.在 t℃时给 Na2SO4 饱和溶液降温或升温,都会使其溶液变 浑浊 D.制取芒硝的最佳方法是在 100℃时配成 Na2SO 4 的饱和溶 液,并降温至 0℃,可析出 Na2 SO4H2O 晶体 解析: 溶解度曲线图中某点表示:某温度下在 100g 溶剂中所溶解的溶质的质量。曲 线各点,表示溶液刚好饱和,某点纵坐标值即该温度下该物质的溶解度;曲线上方 各点,表示溶液过饱和;曲线下方各点,表示溶液不饱和。 制取芒硝的最佳方法是在 t℃时配成 Na2SO4 的饱和溶液,并降温至 0℃。
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答案:B、D ⒖分子中含有 n 个碳碳双键的烯烃的分子量为 M,wg 该烯烃和标准状况下 VL 的 H 2 恰好完全反应,则每摩尔该烯烃的分子中所含碳碳双键的数目为(N A 表示阿伏加 德罗常数)

22.4 w A. MV
解析:

B.

MVNA w

C.

MVNA 22.4 w

D.

2VNA wM

烯烃与 H2 反应,碳碳双键数与 H2 分子数相等。 每摩尔该烯烃的分子中所含碳碳双键的数目=

MVN A V / 22.4 × NA = w/ M 22.4 w

答案:C ⒗下面官能团在芳香苯环的取代反应中,不是邻、对位定位基团的是 A.-R(烷基) B.-OH C. D.-NH2

解析: 苯环上原有的取代基称为定位基。 根据原有取代基对苯环亲电取代反应的影响(即新基导入的位置和反应的难易)分 成三类: 第一类:邻、对位定位基,使反应容易进行: 最强:-O强:-NR2、-NHR、-NH2、-OH、-OR 中:-OCOR、-NHCOR 弱:-NHCHO、-ph、-CH3、-CR3 第二类:间位定位基,使反应难于进行: 最强:- +NR3 强:-COR、-CHO、-COOR、-CONH2、-COOH、-SO3H、-CN、 -NO2 、-CF3、-CCl3 第三类:邻、对位定位基,使反应较难进行: 弱:-F、-Cl、-Br、-I、-CH2Cl、-CH=CHCOOHl、-CH=CHNO2 由于原有取代基主要决定了反应的难易与产物异构体的量,分析取代基的电子效应 可解答这个问题,当然还应有立体效应。

取代定位效应的应用 1.预测反应的主要产物 预测反应的主要产物
⑴ 苯环上以有两个取代基时,引入第三个取代基时,有下列几种情况: 原 有 两 个 基 团 的 定 位 效 应 一 致 , 例 如 :

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Cl COOH

CH3

NO2

SO3H NO2

⑵原有两个取代基同类,而定位效应不一致,则主要由强的定位基指定新导入基进入 苯环的位置。例如:
OH OCH3 NH2 Cl COOH

Cl

CH3

NO2

定位基 -OH > -Cl -NO2 > -COOH -NH2 > -Cl CH3O- > -CH3 强弱 ⑶原有两个取代基不同类,且定位效应不一致时,新导入基进入苯环的位置由邻对位 定位基指定。例如:
Cl

8%

很少(位阻)
COOH

NHCOCH3

很少(位阻)
NO2

92%
CH3 COOH

只能先氧化,后硝化

2.指导选择合成路线例 1: 指导选择合成路线
CH3 COOH NO2

NO2

例 2:

NO2

NO2

CH3

CH3

COOH NO2

混酸
路线一:先硝化,后氧化
NO2 NO2

KMnO4

NO2

H+
NO2

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路线二:先氧化,后硝化
CH3 COOH COOH COOH

KMnO4

发烟 HNO3 H2SO4
NO2 NO2

NO2 NO2 NO2

H+
NO2

(主)

(少)

路线二有两个缺点 (1)反应条件高, 缺点, (2)有付产物,所以路线一为优选路线。 缺点 答案:C

⒘在 20%的 NaOH 溶液中, 用丙酮在 100℃条件下与 是

反应得到的主要产物

A.

B.

C. D. 解析: 羟醛缩合反应:有α-H 的醛在稀碱溶液中能和另一分子醛相互作用,生成β-羟基 醛 ,故称为羟醛缩合反应。

CH3

O H C H + CH2CHO

稀 OH

OH CH3-CH-CH2CHO β 羟基丁醛

H2O

CH3CH=CHCHO 2 丁醛

酮与醛的交错缩合:

O CHO + CH3-C-CH3

稀 OH 100 ℃

O CH=CH-C-CH3

O CHO + CH3-C

4 苯基 3 丁基 2 酮 70% O OH 稀 CH=CH-C 20 ℃ 85% O C2H5ONa C2H5OH -5 ℃ 假紫罗兰酮 49% CH3

O CHO + CH -C-CH 3 3 柠檬醛 A

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答案:B ⒙下面有机物中,无顺反异构体的是 A.(CH3 )2C=CHCH3 B. CH 3CBr=CHC2H5 C. CH3CH=CHCH3 D. CH 3CH=CHC2H5 解析: 以双键相连的两个碳原子上都带有不同的原子或原子团时,都有顺、反异构现象。
a C b C b b a a C C c c a a C C d b

如果以双键相连的两个碳原子,其中有一个带有两个相同的原子或原子团,则这种分 子就没有顺、反异构体。因为它的空间排列只有一种。如:
H C H C C2H5 H H H C C H C2H5

答案:A ⒚下面反应中,主要产物为.(CH3) 3C-OCH 3(甲基叔丁基醚)的是

A. (CH3) 3C-ONa+CH3 I

B.

C. (CH3 ) 3CCl+KOCH3 D. 解析: A.Williamson 合成法:用醇钠和卤代烷(一级为宜)在无水条件下合成醚。 RONa+R’X→ROR’+NaX (CH3 )3CONa+CH3 I (CH3 ) 3COCH3+NaI

B.格式试剂:一卤代烷在无水乙醚溶液中与金属镁反应生成的有机镁化合物。 羧酸衍生物与格式试剂的反应:

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O C R

OMgX

-WMgX
R

O C

R'MgX
R' R

OMgX C

+
W

H2O
R

OH C

R'MgX
R

C

R'
W

R'
R'

R'
R'

OH C H3C

CH3
CH3

C.三级卤代烃在有碱存在时,主要发生消去反应。KOCH3 为强碱。
CH3 H3C C CH3 Cl

+ KOCH3

CH3OH

H3C

C CH3

CH2

+ HOCH3 + KCl

D.醛、酮在铂、钯、镍等催化剂作用下,易加氢还原为醇。 OH H3C CH C(CH3)3 答案:A ⒛反应 CH3 CH CH CH2

+ H2O

H2SO4

的主要产物是

A.

B.

C. 解析:

D.

+

H3C

CH

CH

CH2

H

+

H3C

CH

CH

CH3

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+

OH CH2 CH3 OH H3C C CH2 CH3

重排

H3C

C

答案:B 21.反应(CH3) 3C-OH 的主要产物是

A. (CH3) 3C-O-C(CH 3) 3 B. (CH3) 3CH D.CH2=CH-CH=CH2 C. (CH3 ) 2C=CH2 解析: (CH3 )3C-O-C(CH3) 3 在 H+存在下,很不稳定。 叔醇只能分子内脱水得到烯。叔醇与伯醇混合在酸作用下可生成混合醚。 答案:C (录入:化学之旅工作室/张汉生/2005/09/02)

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