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2001年全国高中学生化学竞赛(决赛)理论试题答案


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化                       学 教 育 2001 年第 3 期

· 化学奥林匹克·

2001 年全国高中学生化学竞赛 ( 决赛) 理论试题答案
第1题
1 - 1   :N H4 HCO3 [ 或 ( N H4 ) 2 CO3 ]   : KCl   : K2 SO4   :N H4 Cl  E : Fe2 O3  F :CO2 A B C D 1- 2  反应 ( 1) : ( m + n ) FeSO4 + 2 ( m + n ) N H4 HCO3 = Fe m + n ( OH) 2 n ( CO3 )
m

↓+ ( n + m ) ( N H4 ) 2 SO4 + ( 2 n + m ) CO2 ↑+ m H2 O
m

N H4 HCO3 写成 ( N H4 ) 2 CO3 ,Fe m + n ( OH) 2 n ( CO3 )

写成 ( 1) Fe2 ( OH) 4 - 2 m ( CO3 )

m

, ( 2) Fe2 ( OH) 2 CO3 , ( 3 ) Fe ( OH) 2 和 FeCO3 且

配平的 ,也给分 。 反应 ( 2) :2 Fe m + n ( OH) 2 n ( CO3 ) 对于 Fe m + n ( OH) 2 n ( CO3 )
m

O2 + ( 3 m + n ) H2 O = 2 ( m + n) Fe ( OH) 3 ↓+ 2 m CO2 ↑ 2 的其他表达形式 ,评分原则同上
m

+

m+ n

反应 ( 3) : ( N H4 ) 2 SO4 + 2 KCl

DFA

K2 SO4 ↓+ 2N H4 Cl K2 SO4 + 2N H4 Cl ( 不给分)

若写成 : ( N H4 ) 2 SO4 + 2 KCl
1- 4  能溶于水 。

1- 3  降低 K2 SO4 的溶解度 ,使之结晶析出 ,促使平衡向右进行 。

第2题
2 - 1   ( g) NO 1 1 N ( g) + O2 ( g) 2 2 2 1 ( - 941. 7 - 493. 7) = - 85. 9 kJ / mol △ HmΘ≈631. 8 r 2 Θ △ S m ≈0  ( 反应前后气体的总分子数没变化) r

2 - 2  r ( 673 K) / r ( 723 K) = k ( 673 K) / k ( 723 K) ln

2- 3  每分钟通过催化剂的 NO 的物质的量 : n0 =

每分钟分解的 NO 的物质的量 : n r = 转化率 : y =

1. 5 × - 5 mol/ min 10 × 100 % = 21 %  ( 有效数字错 ,扣 0. 5 分) 7. 1 × - 5 mol/ min 10 dcNO 2- 4  由机理反应 [ 1 ] : r = = k1 cNO cM  ( 1) dt 由 M 的物料平衡 : c = cM + cO - M + cNO - M≈ cM + cO - M  ( 2)

由机理反应 [ 3 ] : K =

( 3) 代入 ( 2)  c0 = cM + c1/ 2 cM / K 2   cM = O 2 ( 4) 代入 ( 1) :  r = k 1 cNO
c0
2

当氧分压很小时 ,1 + K’1/22 ≈1  ∴r = kcNO cO 第3题
3- 1  化学式 :C78 H136 Cu3 O8 P4

3 - 2   ( Cy3 P) 2 Cu ( O2 CCH2 CO2 H) + Cu ( CH3 CH2 CH2 COO) 2 → 2 3- 3  除去反应的另一产物正丁酸和未反应的反应物 。

( Cy3 P) 2 Cu ( O2 CCH2 CO2 ) Cu ( O2 CCH2 CO2 ) Cu ( PCy3 ) 2 + 2CH3 CH2 CH2 COOH ( 或 C78 H136 Cu3 O8 P4 )

△ GmΘ = △ HmΘ - T △ S mΘ≈ △ HmΘ = - 85. 9 kJ / mol ν 0 ,自发进行 r r r r
60 s × 03 × 0 × 5. 1. 10 20 s
6

k723 Ea 7232673 8. 31 J / ( mol· ) × K × K 5. 03 K 673 723 ( )  Ea = = ln = 78 kJ / mol  ( 有效数字错 ,扣 0. 5 分) k673 R 673 × 723 50 K 1. 91

40 cm3 × 0 % 4. = 7. 1 × 10 22400 cm3 / mol

5

mol

mol = 1. 5 × - 5 mol 10

cO c2 M k3 2 = 2   cO k- 3 cO - M
1

M

= c1/22 cM / K2  ( 3) O
c0
2

1

1+

1/ 2 cO /

1

 ( 4)

K2

1+

1/ 2 cO /

1 K2

  或设 k 1 c0 = k

1

1 K2

= K’ 则有 r =  

kcNO

1 + K’1/22 cO

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2001 年第 3 期                        化 学 教 育 O O C O 324   Cy3 P Cy3 P ( 电荷省略) 6- 1 H2 C Cu O C O Cu O C O O O C O Cu CH2 3 PCy3   - 5   Ph3 P PCy3 Ph3 P Cu O C CH2 C O Cu O C O CH2 C O Cu PPh3 PPh3 O

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第4题

4- 1  点阵型式 : 面心立方  CN + = 4  CN - = 4 4- 2  八面体空隙 :6 个 ; 四面体空隙 :12 个 4- 3  在不同的晶体中 ,Ag + 离子占据不同空隙 ,按正负离子相互接触计算的 Ag + 离子半径自然有一个变化范围 。 4- 4  要点 : ( 1) 四面体空隙与八面体空隙相连 ,四面体空隙与四面体空隙通过三角形中心相连 ,构成三维骨架结构的开放性

“隧道” Ag + 迁移 供
( 2) 有大量空隙 ( Ag + 与空隙之比为 1/ 9) 可供 Ag + 迁移 ; ( 3) 用适当理论 ( 如极化理论) 说明 Ag + 容易发生迁移 。( 注 : 迁移的激活能为 0. 05eV)

4 - 5  ( 1) 4Al I3 + 3O2 = 2Al2 O3 + 6 I2     [ 1 ]

正极反应 : I2 + 2Ag + + 2e = 2AgI 负极反应 :2Ag - 2e = 2Ag 第5题
+

[2 ] [3 ]

( 2) 当氧气的浓度大时 ,反应 [ 1 ] 生成的游离 I2 浓度大 φ+ 电势增大 ,由 Ecell =φ+ - φ- ,所以 Ecell 也增大 。( 不同表述也得分) ,

5 - 1   :AgCl   : [ Ag ( CN) 2 ] - ,[ Ag ( N H3 ) 2 ] + A D 5 - 2   Ag ( N H3 ) 2 ] + + [ Ni ( CN) 4 ] 2 - + 2N H3 = 2[ Ag ( CN) 2 ] - + [ Ni ( N H3 ) 6 ] 2 + 2[ Ni In + H Y3 - = Ni Y2 - + HIn ( 电荷省略)

5 - 3   HNO3 后继续煮沸是为了除去氮的氧化物 ; 加入 HCl ( 1 ∶ ) 后 ,再煮沸是为了使 AgCl 胶状沉淀凝聚 ,便于过滤和洗 加 9

涤。

5- 4  根据滴定误差要求 ,未被置换的 Ag ( N H3 ) 2 + 平衡浓度为 : [ Ag ( N H3 ) 2 + ] ≤ 010 × 2 % = 2 × - 5 mol/ L 0. 0. 10 2[ Ag ( N H3 ) 2 ] + + 0. 010 - 0. 010 2× 10
5

[ Ni ( CN) 4 ] 2 c

+ 2N H3 =

2[ Ag ( CN) 2 ] - + 0 + 0. 010

[ Ni ( N H3 ) 6] 2 + 0 + 0. 0050
5

开始浓度 mol/ L 反应浓度 mol/ L 平衡浓度 mol/ L

- 0. 0050
c - 0. 0050 + 1 ×

10

- 5

≈c - 0. 0050

2

0. 010 - 2 ×10 -

0. 0050 - 1 ×10 -

5

≈0. 010

≈0. 0050

根据多重平衡原理 : K =

( 1021. 1 ) 2 ( 108. 74 ) = 105. 5 ( 107. 05 ) 2 ( 1031. 3 ) ( 0. 010) 2 ( 0. 0050) 105. 5 =  c - 0. 0050 = 0. 001 mol/ L ( 2 × - 5 ) 2 ( c - 0. 0050) ( 2) 2 10 c=6× 10 - 3 mol/ L

即 : 溶液 C 中 Ni ( II) 总浓度 ≥ × - 3 mol/ L  ( 有效数字错 ,扣 0. 5 分) 6 10 第 6题:    

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6 - 2 半缩醛羟基 ( 苷羟基 ,C1 上的羟基) C1 : R 型   3 :S 型 C 6- 3 

化                       学 教 育 2001 年第 3 期

   

6- 4  碱性条件水解后 ,糖分子中出现了 4 个羟基 ,与 H2 O 易形成氢键 ,因而水解后的产物的水溶性大大增加 。

第7题
7 - 1   29 H20 O C 7- 2 

7 - 3   : 四苯基环戊二烯酮 ( 或 2 ,3 ,4 ,5 - 四苯基环戊二烯酮)  E : 二苄基酮 ( 或αα - 二苯基丙酮 ,1 ,3 - 二苯基 2 - 丙酮) A ,’ 7- 4  合成 C :D - A 反应 ( 环加成反应 ,周环反应 ,协同反应)   合成 A : 缩合反应 7- 5  保护醛基   催化作用   因为氯化氢会与不饱和醛 、 酮发生加成反应

第 7 题密封信封中提供的补充信息 在有机合成中 ,有时用到如下类型的消除反应 :
O


- CO

( 湖南省化学化工学会命题组) ( 上接封 3)

征文要求
( 1) 论文要求观点新颖 ,层次清晰 ,文笔通顺 ,图表和单位规范 。 ( 2) 统一用 A4   K 纸打印 ,自留底稿 ,挂号邮寄 。 16

寄稿地址 : 山西省太原市黄陵路西巷 5 号   山西省教育学院化学系   邮编 :030031   收稿人 : 张镇

征文时间   2001 年 3 月 1 日至 2001 年 5 月 31 日 ( 以当地邮戳为准) 参会要求
( 1) 为了便于本次会议筹备和安排 ,凡准备参加会议者请填写回执并及时与山西省教育学院化学系联系 ,筹备组将在 5 月 初正式发出会议邀请函 ,通知会议的专题报告安排 ,会议召开的具体时间和地点等 。 ( 2) 望各省市化学会帮助宣传和督促此项工作 。
中国化学会化学教育委员会   山西省化学会   山西省教育学院化学系 2001 年 2 月

……………………………………………………………………………………………………… 中国化学会第三届全国中学化学教育教学改革学术研讨会回执
姓  名 性别 职称/ 务 工作单位 论文题目 ( 提交论文者填写)

    ( 回执复印有效 ,请加盖公章寄回)

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