当前位置:首页 >> 学科竞赛 >> 2000全国高中化学竞赛决赛(冬令营)理论试题及解答

2000全国高中化学竞赛决赛(冬令营)理论试题及解答


2000 全国化学竞赛决赛理论试卷(杭州)

共3页

1

2000 年全国高中学生化学竞赛(决赛)理论试题
2000.1.11.杭州
? ? ? ? 竞赛时间 4 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(背面朝上)放在桌面上,立即起立撤离考场。 试

卷装订成册,不得拆散。所有解答必须写在答卷纸的指定地方(方框内) ,不得用铅 笔填写,写在其他地方的应答一律无效。使用指定的草稿纸。不得持有任何其他纸张。 把营号写在所有试卷(包括草稿纸)右上角处,不写姓名和所属学校,否则按废卷论。 允许使用非编程计算器、直尺、橡皮等文具,但不得带文具盒进入考场。
H
1.008

? ? ?- × ?? ?? à ? ?
O B C N F 10.81 12.01 14.01 16.00 19.00 Al Si P S Cl 26.98 28.09 30.97 32.07 35.45 Ge As Se Ga Br 69.72 72.61 74.92 78.96 79.90 In Sn Sb Te I 114.8 118.7 121.8 127.6 126.9 Tl Pb Bi Po At 204.4 207.2 209.0 [210] [210]

Li Be 6.941 9.012 Na Mg 22.99 24.31 K Ca Sc Ti V 39.10 40.08 44.96 47.88 50.94 Rb Sr Y Zr Nb 85.47 87.62 88.91 91.22 92.91 Hf Ta Cs Ba 132.9 137.3 La-Lu 178.5 180.9 Fr Ra [223] [226] Ac-Lr

Cr 52.00 Mo 95.94 W 183.9

Mn 54.94 Tc 98.91 Re 186.2

Fe 55.85 Ru 101.1

Co 58.93 Rh 102.9 Ir Os 190.2 192.2

Ni 58.69 Pd 106.4 Pt 195.1

Cu 63.55 Ag 107.9 Au 197.0

Zn 65.39 Cd 112.4 Hg 200.6

He 4.003 Ne 20.18 Ar 39.95 Kr 83.80 Xe 131.3 Rn [222]

第 1 题 A 的单质和 B 的单质在常温下激烈反应,得到化合物 X。X 的蒸气密度是同温度 下的空气密度的 5.9 倍。 遇过量水激烈反应, X 反应完全后的混合物加热蒸干, 得一难溶物, o 后者在空气中经 1000 C 以上高温灼烧,得到化合物 Y。Y 在高温高压下的一种晶体的晶胞 可与金刚石晶胞类比,A 原子的位置相当于碳原子在金刚石晶胞中的位置,但 Y 晶胞中 A 原子并不直接相连,而是通过 E 原子相连。X 与过量氨反应完全后得到含 A 的化合物 Z。Z 经高温灼烧得化合物 G。G 是一种新型固体材料。 1-1 写出 X 的化学式。1-2 写出 Y 的化学式。1-3 写出 Z 的化学式。 1-4 写出 G 的化学式。1-5 你预计 G 有什么用途?用一两句话说明理由。 第 2 题 已知: 原电池 H2(g)| NaOH(aq) | HgO(s),Hg(l) 在 298.15K 下的标准电动势 E?=0.926V 反应 H2(g) + 1/2 O2(g) = H2O(l) ?rGm?(298K) = –237.2kJ·mol–1 Sm
?

物 质 (298K)/J·mol–1·K–1

Hg(l) 77.1

HgO(s) 73.2

O2(g) 205.0

2-1 写出上述原电池的电池反应与电极反应(半反应)。 2-2 计算反应 HgO(s)=Hg(l) + ? O2(g) 在 298.15K 下的平衡分压 p(O2)和?rHm?(298.15K)。 2-3 设反应的焓变与熵变不随温度而变,求 HgO 固体在空气中的分解温度。 第 3 题 超氧化物歧化酶 SOD(本题用 E 为代号)是生命体中的“清道夫” ,在它的催化作 用下生命体代谢过程产生的超氧离子才不致过多积存而毒害细胞:
2 O2- + 2 H+ E O2 + H2O2

今在 SOD 的浓度为 co(E) = 0.400X10-6 mol·L–1,pH=9.1 的缓冲溶液中进行动力学研究,在 常温下测得不同超氧离子的初始浓度 co(O2–)下超氧化物歧化反应的初始反应速率 ro 如下:

2000 全国化学竞赛决赛理论试卷(杭州)

共3页

2

co(O2–)/mol·L–1 ro/mol·L–1·s–1 3-1 3-2 3-3

7.69 X 10–6 3.85 X 10–3

3.33 X 10–5 1.67 X 10–2

2.00 X 10–4 0.100

依据测定数据确定歧化反应在常温下的速率方程 r = k c(O2–)n 的反应级数。 计算歧化反应的速率常数 k。要求计算过程。 在确定了上述反应的级数的基础上,有人提出了歧化反应的机理如下:
E + O2

k1

E + O2

-

E + O2-

-

k2

E + O2

2-

其中 E–为中间物,可视为自由基;过氧离子的质子化是速率极快的反应,可以不予 讨论。试由上述反应机理推导出实验得到的速率方程,请明确指出推导过程所作的假设。 3-4 设 k2 = 2k1,计算 k1 和 k2。要求计算过程。 第 4 题 铂的配合物{Pt(CH3NH2)(NH3)[CH2(COO)2]}是一种抗癌新药, 药效高而毒副作用小, 其合成路线如下: K2PtCl4 I A(棕色溶液) II V B(黄色晶体) III C(红棕色固体) IV

D(金黄色晶体)

E(淡黄色晶体)

(I)加入过量 KI,反应温度 70oC; (II)加入 CH3NH2;A 与 CH3NH2 的反应摩尔比=1:2; (III)加入 HClO4 和乙醇;红外光谱显示 C 中有两种不同振动频率的 Pt—I 键,而且 C 分子 呈中心对称,经测定,C 的相对分子质量为 B 的 1.88 倍; (IV)加入适量的氨水得到极性化 合物 D; (V)加入 Ag2CO3 和丙二酸,滤液经减压蒸馏得到 E。在整个合成过程中铂的配位 数不变。铂原子的杂化轨道类型为 dsp2。 4-1 画出 A、B、C、D、E 的结构式。 4-2 从目标产物 E 的化学式可见,其中并不含碘,请问:将 K2PtCl4 转化为 A 的目的 何在? 4-3 合成路线的最后一步加入 Ag2CO3 起到什么作用? 第5题 (
N

业已发现许多含金的化合物可以治疗风湿症等疾病, 引起科学家广泛兴趣。 在吡啶 )的衍生物 2,2'-联吡啶(代号 A)中加入冰醋酸与 30% H2O2 的混合溶液,反应完成

后加入数倍体积的丙酮,析出白色针状晶体 B(分子式 C10H8N2O2) 。B 的红外光谱显示它 有一种 A 没有的化学键。B 分成两份,一份与 HAuCl4 在温热的甲醇中反应得到深黄色沉淀 C。另一份在热水中与 NaAuCl4 反应,得到亮黄色粉末 D。用银量法测得 C 不含游离氯而 D 含游离氯 7.18%。C 的紫外光谱在 211nm 处有吸收峰,与 B 的 213nm 特征吸收峰相近,而 D 则没有这一吸收。C 和 D 中金的配位数都是 4。 5-1 画出 A、B、C、D 的结构式。 5-2 在制备 B 的过程中加入丙酮起什么作用? 5-3 给出用游离氯测定值得出 D 的化学式的推理和计算的过程。 第6题 目标产物 C(分子式 C11H12O2)可通过如下合成路线合成:
I A II hn B III
SmI2

+

O

O

C

2000 全国化学竞赛决赛理论试卷(杭州)

共3页

3

该合成路线涉及 3 个著名有机反应,分别举例介绍如下: 反应 I 是 Diels-Alder 反应:共轭双烯与烯烃或炔烃共热生成环已烯的衍生物,例如:

+

反应 II 是[2+2]环加成反应:在光照下两分子烯烃可双聚成环丁烷衍生物,举例如下;若分 子内适当位置有 2 个 C=C 键,也有可能发生分子内的[2+2]环加成反应,
hn COOCH3 + hn COOCH3

+

反应 III 是酮还原偶联反应,在二碘化钐等还原剂作用下两分子酮被还原并偶联生成相邻的 二醇,例如:
SmI2

+ O O

OH

OH

6-1 画出 A、B、C 的结构式,请尽可能清楚地表达出它们的立体结构。 6-2 上述合成反应体现了哪些绿色化学的特征?

第 7 题 环丙沙星(G)是一种新型的广谱抗菌药物,其工艺合成路线如下:
F Cl Cl

AlCl3 CH3COCl

C11H9Cl2FO3 C8H5Cl2FO C2H5OCOC2H5 B A
O
O F COO C2 H5

NaH

C15H14Cl2FNO3 D
NaOH

NH2

NaOC2H5 HC(OC2H5)3
O F COOH N

Cl

Cl

OC 2 H5
NH

C
HN

C15H13ClFNO3 H3O E
7-1 7-2 7-3

C13H9ClFNO3 F
HN

N

G

画出 A、B、D、E、F 的结构式。 为何由 A 转化为 B 需使用强碱 NaH 而由 B 转化为 C 的反应使用 NaOC2H5 即可? 由 C 转化为 D 是一步反应还是两步反应?简要说明之。

2000 全国化学竞赛决赛理论试卷(杭州)

共3页

4

2000 全国高中学生化学竞赛(决赛)理论竞赛试题参考答案及评分标准
第1题 1-1 X——SiCl4 (5 分) 1-2 Y——SiO2 (3 分) 1-3 Z——Si(NH2)4 (2 分) 1-4 G——Si3N4 (2 分) 1-5 耐磨材料 (1 分) 耐高温材料 (1 分) Si3N4 是原子晶体,其中 Si—N 键的键能高,键长短,因此该晶体的熔点高,硬度大。 (1 分) 第2题 2-1 电极反应 (–) H2(g) + 2OH- = 2H2O(l) + 2e (0.5 分) – 电极反应 (+) HgO(s) + H2O + 2e = OH + Hg(l) (0.5 分) 电池反应 H2(g) + HgO(s) = H2O(l) + Hg(l) (1 分) –1 3 –1 ? ? 2-2 ?rGm = nFE = –2 X96500 C·mol X0.926 V = –178.7 X10 J· mol (1 分) H2(g) + 1/2 O2(g) = H2O(l) ?rGm?(2) = –237.2 kJ/moL H2(g) + HgO(s) = H2O(l) + Hg(l) ?rGm?(1) = –178.7 kJ/mol HgO(s) = Hg(l) + 1/2 O2(g) ?rGm?(3)=??rGm?(1)–?rGm?(2)= +58.46kJ/mol(1 分) 3 lnKp?= –(?G?/RT) = –(58.46X10 J/mol)/[(8.314J/mol·K)X(298.15K)] = –23.60 Kp? = 5.632X10–11 (1 分) –21 ? ? 1/2 ? 2 ? Kp = [p(O2)/p ] p(O2) = (Kp ) Xp =3.17X10 X101.3kPa (2 分) ?H? = ?G? + T?S? = 58.46X103kJ/mol + 298.15KX106.7Jmol-1K–1 = +90.28 kJ/mol (2 分) 不计算 Kp?直接得出氧的分压 p(O2)得分相同。 2-3 HgO(s) 稳定存在, p(O2) ≤ 0.21X101.3kPa. ln(K2?/K1?)= ln(p21/2/p11/2)=1/2ln(p2/p1)=?H?/R(1/T1–1/T2) 1/T2=1/T1–{[Rln(p2/p1)]/2?H?}=1/298.15K –[8.314Jmol–1K-1ln(0.21/3.17X10–21)]/2X90278Jmol-1 = 0.00125K-1 T2 = 797.6 K (3 分) 其他计算方法得分相同。 算式答对,数据计算错误,给一半分。计算错误不作二次惩罚。答案中有效数字错误扣 0.5 分。 第3题 3-1.首先根据题给 r 和 c(O2)的数据确定反应级数和速率常数 k n 3 2 6 -5 n r1/r2 = {c1(O2–)/c2(O2–)} ; 3.85X10– /1.67X10– = (7.69X10– /3.33X10 ) ; n=1 n 2 5 -4 n r2/r3 = {c2(O2–)/c3(O2–)} ; 1.67X10– /0.100 = (3.33X10– /2.000X10 ) ; n=1 ∴ r = kc(O2–) -5 -6 -1 ∴r=k[O 2], 即 k=r1/[O 2]1=3.85×10 /7.69×10 = 501 s k=r2/[O-2]2=1.67×10-2/3.33×10-5 = 502 s-1 k=r3/[O-2]3=0.1/2.00×10-4 = 500 s-1 -1 平均 k = 501 s 3-2.

2000 全国化学竞赛决赛理论试卷(杭州)

共3页

5

E + O2

k1

E + O2

-

E + O2-

-

k2

E + O2

2-

假设第一个基元反应是速控步骤, 总反应的速率将由第 1 个基元反应的速率决定,则: v = k1c(E)c(O2–) 假设 SOD 的负离子 E–的浓度是几乎不变的(稳态近似),则 c(E)=co(E)–c(E–)在反应过程中是 一常数,故 : k1c(E) = k, v = kc(O2–) 与实验结果一致. 若假设第二个反应为速控步骤,最后的结果相同. 3-3 v=k1c(E)c(O-2)=k1{co(E)-c(E-)}c(O-2) ………………………………(1) c(E–)的生成速率等于消耗速率,故有: k1c(E)c(O2-)-k2c(E-)c(O-2)= k1{co(E)-c(E-)}c(O-2)-k2c(E-)c(O2-)) ………(2) 将 k2 = 2k1 代入(2)式,则: k1co(E)c(O-2)-k1c(E-)c(O-2)-2k1c(E-)c(O-) ∴c(E )=1/3c(E0) 代入(1)式得: r = 2/3k1[co(E)c(O 2)] 又知 r = kc(O 2), 两式比较, k=2/3k1co(E) k1=3/2k/co(E)=3×501/2×0.400×10-6=1.88×109 mol·L-1·s-1, k2=3.76×1-9 mol·L-1·s-1 第4题 4-1
I A: I Pt I 1· ? I D? ? I Pt NH3 3· ? NH2CH3 E? H2C ? CO O 2 · ? I 2B: I I Pt NH2CH3 2· ? O CO Pt NH3 NH2CH3 NH2CH3 C: I CH3H2N Pt I 3 · ? I Pt NH2CH3 I

A 写成 K2PtI4 不给分。不写 K+离子时不写电荷给 0.5 分。写 K+离子和配离子结构式给满 分。 4-2 将 K2PtCl4 转化为 A 目的是使 CH3NH2 更容易取代 A 中的碘。 (2 分) 4-3 下列两种答案均得满分: 1: Ag2CO3 与丙二酸生成丙二酸银盐,再与 D 作用形成 AgI 沉淀,加速丙二酸根与铂 配位。 2:Ag2CO3 与 D 发生下列反应: D + Ag2CO3 = DCO3 + 2AgI DCO3 再与丙二酸根发生配体取代反应,形成 E。 (2 分)

2000 全国化学竞赛决赛理论试卷(杭州)

共3页

6

第5题 5-1
+ A? ? N 2 · ? + Cl D? ? Au Cl O N O N Cl
-

B? ? N N O 2· ? N O

C? ? N O H 4· ? N O

Cl Au Cl

Cl Cl

-

3 · ?

如写 C 中 H+仅与 1 个氧原子相连或配阴离子写成 AuCl4–或者仅写出阴离子或阳离子部 分都只给 2 分。 D 中不写 Cl–或配离子正电荷扣 1 分,不写 Cl–但写出配离子结构并有正电荷给满分。 5-2 丙酮的作用是降低 B 在水中的溶解度。 (1 分) 5-3 D 的相对分子质量=491.5 (1 分) 设 n 为 D 中游离氯离子数, x 为 D 中游离氯离子含量,则: 35.5n /491.5 = x/100 (1 分) 用尝试法,当 n=1 (1 分) x = 7.22% (1 分) 与实验值 7.18%相近,表明 D 的外界 有一个游离氯离子。 第6题 6-1
O O A: (4· ?) O O

O B: O (4· ?) C: OH (3· ?) OH

6-2 反应 I 及反应 II 中参加反应的化合物所有原子均容易组成中间体 A 及 B,充分体现 了绿色化学中的原子经济性原则。 (1 分) 另一方面,上述合成笼状化合物 C 的三个反应均具有原料毒性小,反应副产物少的 特点,符合绿色化学中与环境友好的要求。 (1 分) 第7题 7-1

2000 全国化学竞赛决赛理论试卷(杭州)

共3页

7

O F A: Cl CCH3 Cl O E: F Cl N F B: Cl

O COOC2H5 Cl D: F Cl O COOC2H5 F: F Cl N COOH

O COOC2H5 Cl NH

A: 2 分

B: 2 分 D:2 分 E:2 分 F:2 分

7-2 A 分子中受 1 个羰基影响的 a-氢酸性较小,故需用强碱 NaH 才能使 a-氢离去。 (1 分) B 分子中受 2 个羰基影响的活性亚甲基的氢酸性较强,利用乙醇钠即可使其离去。 (1 分) 7-3 由 C 转变成 D,是按加成、消除 2 步机理进行的。
O F Cl Cl C O F Cl Cl COOC2H5 COOC2H5 F O COOC2H5 Cl Cl C2H5O NH

+
OC2H5

H2N

(2· ) ?

NH

(1· ) ?


更多相关文档:

第20届全国高中化学竞赛决赛(冬令营)理论试题及答案

第20届全国高中化学竞赛决赛(冬令营)理论试题及答案_化学_自然科学_专业资料。中国化学会第 20 届全国高中学生化学竞赛(决赛) 理论试题 2007 年 1 月 17 日● ...

2000全国高中化学竞赛决赛(冬令营)理论试题及解答

2000全国高中化学竞赛决赛(冬令营)理论试题及解答 化学竞赛决赛题化学竞赛决赛题隐藏>> 2000 全国化学竞赛决赛理论试卷(杭州) 共3页 1 2000 年全国高中学生化学竞赛...

2000年全国高中学生化学竞赛(决赛)理论试题

2000 全国化学竞赛决赛理论试卷(杭州) 共3页 1 2000 年全国高中学生化学竞赛(决赛)理论试题 2000.1.11.杭州题号 满分 得分 评卷 人 ? ? ? ? 竞赛时间 4...

2000年全国高中学生化学竞赛决赛(冬令营)理论试题与实验试题及参考答案

温度/℃ KIO3 KCl KClO4 Ca(IO3)2 2000全国高中学生化学竞赛(决赛) 实验试题 共 2 页 3 2000全国高中学生化学竞赛(决赛)理论试题 2000.1.11.杭州 ...

2015年第29届全国高中学生化学竞赛决赛理论试题

2015年第29届全国高中学生化学竞赛决赛理论试题_学科竞赛_高中教育_教育专区。2015年第29届全国高中学生化学竞赛决赛理论试题全word版 ...

第27届全国高中学生化学竞赛(决赛)理论试题答案

第27届全国高中学生化学竞赛(决赛)理论试题答案_学科竞赛_高中教育_教育专区。第27届全国高中学生化学竞赛(决赛)理论试题答案今日推荐 78...

2000年全国高中学生化学竞赛(决赛)理论试题答案

2000 全国高中学生化学竞赛(决赛)理论竞赛试题参考答案及评分标准第1题 1-1 X——SiCl4 (5 分) 1-2 Y——SiO2 (3 分) 1-3 Z——Si(NH2)4 (2 分)...

第20届全国高中化学竞赛决赛(冬令营)理论试题及答案

2000全国高中化学竞赛决赛... 7页 免费喜欢此文档的还喜欢 第24届全国高中化学...第20届全国高中化学竞赛决赛(冬令营)理论试题及答案 化学竞赛决赛化学竞赛决赛隐藏...

2002全国高中生化学竞赛决赛试题及答案

www.jsccn.com 2002 年全国高中学生化学竞赛(冬令营)理论试题全国高中学生化学竞赛(冬令营) 2002 年 1 月 22 日 山东 济南 山东济南 注意事项: .竞赛时间 ...

2001全国高中化学竞赛决赛(冬令营)理论试题及解答

2000全国高中化学竞赛决赛... 7页 免费 第24届全国高中化学竞赛决... 15页 ...2001全国高中化学竞赛决赛(冬令营)理论试题及解答 竞赛真题,十分有帮助!!竞赛真题...
更多相关标签:
2016化学竞赛冬令营 | 化学竞赛冬令营 | 物理竞赛冬令营 | 生物竞赛冬令营 | 数学竞赛冬令营 | 2016物理竞赛冬令营 | 江苏生物竞赛冬令营 | 2016年数学竞赛冬令营 |
网站地图

文档资料共享网 nexoncn.com copyright ©right 2010-2020。
文档资料共享网内容来自网络,如有侵犯请联系客服。email:zhit325@126.com