2019-2020年高中学生化学竞赛（预）试题及答案-高中化学竞赛试题.doc

2019-2020年高中学生化学竞赛（预）试题及答案-高中化学竞赛试题 题号 一二三四五六七八九十十一总分得分一、 10 分 (1)于酸性溶液中混合等物质的量的KBrO3和KI，生成哪些氧化还原产物，它们的物质量的比是多少？ 答：（1） 6KBrO3 + 5KI + 3H2SO4 = 3Br2 + 5KIO3 + 3K2SO4 + 3H2O 6 mol 5 mol 3 mol 5 mol所余1 mol KI将和(1/5) mol KIO3作用生成(3/5) mol I2 (2分) KIO3 + 5KI + 3H2SO4 = 3I2 + 3K2SO4 + 3H2O 1/5 mol 1 mol 3/5 mol生成Br2、I2、KIO3，其物质的量比为3 : 3/5 : 24/5。 (2分)（2）吸收CO2释放出HClO而进行漂白：ClO- + CO2 + H2O = HClO + (2分)除掉Ca(OH)2和钙盐： Ca(OH)2 + 2HCl = CaCl2 + 2H2O (2分)除漂白过程中放出的Cl2： 4Cl2 + + 5H2O = 2 + 8Cl- + 10H+ (2分)二、（8分）设计以银币（约含50Cu）为原料制备硝酸银和胆矾的简单步骤并写出有关的化学反应方程式 。 答：第一步，将银币溶于HNO3并蒸发结晶，得AgNO3和Cu(NO3)2混合晶体： 3Ag + 4HNO3 = 3AgNO3 + NO+ 2H2O 3Cu + 8HNO3 = 3Cu(NO3)2 + 2NO+ 4H2O （共3分，叙述1分，方程式各1分） 第二步，将混合晶体在200 300加热分解，AgNO3不分解，而Cu(NO3)2分解成CuO，再用水浸取分解产物，过滤。前者进入溶液，后者作为沉淀滤出，将它溶于H2SO4后蒸发结晶得胆矾：200300 2Cu(NO3)2 = 2CuO + 4NO2+ O2CuO + H2SO4 + 4H2O = CuSO45H2O(胆矾) （共4分，叙述2分，方程式各1分） 第三步，将上步滤液蒸发结晶，得AgNO3产品。 （1分）三、（12分）氮、磷、铋都是VA族元素，它们都可以形成氯化物，例如：NCl3、PCl3、PCl5和BiCl3。试问： (1) 为什么不存在NCl5及BiCl5而有PCl5？(2) 请写出NCl3、PCl3、BiCl3水解反应反应方程式。（3）热电材料Bi2Te(3-x) 的性质在x由正值变负值时会发生急剧的变化，欲使x由 +0.01变到 -0.01，应在5.000 g Bi2Te(3-x) 中加碲多少克？(相对原子质量： Bi 209， Te 127.6) 答：（1）氮为第二周期元素，只有2s、2p轨道，最大配位数为4。故只能形成NCl3不可能有NCl5。 （2分）磷为第三周期元素，有3s、3p、3d轨道，既可以sp3杂化轨道成键，也可以以sp3d杂化轨道成键，最大配位数为6。故除可以形成PCl3外，还可以形成PCl5。（2分） 铋为第六周期元素，由于存在6s2惰性电子对效应，Bi(V)有强氧化性，Cl又有还原性，所以BiCl5不会形成。 （2分） （2） NCl3 + 3H2O = NH3 + 3HClO （1分） PCl3 + H2O = P(OH)3+ 3HCl （1分）BiCl3 + H2O = BiOCl + 2HCl （1分）（3）设需加入 y g Te （3分） y = 0.016 若以5.00代入算出这个结果也给满分。四、（ 10分）水中Ca2+、Mg2+能形成“水垢”使水质变得不适于家庭和工业使用，回答下列问题： （1）石灰-苏打法被用来大规模软化生活用水，写出配平的离子反应方程式。（2）另一种软化硬水的方法是离子交换法， 交换过程是在装有离子交换树脂的交换柱或交换床中完成的。A. 用方程式表示离子交换过程B. 如何对树脂进行再生？C. 离子交换水可作为饮用水吗？为什么？ （3）工业上常用格氏盐(某种磷酸盐)作为锅炉用水的软化剂，为什么？画出格氏盐的结构示意图以及格氏盐与钙离子结合后形成化合物的结构示意图。答：（1） Ca2+(aq) + CO32-(aq) CaCO3(s) （1分） Mg2+(aq) + 2 OH-(aq) Mg(OH)2 (s) （1分） （2）A. 2 Na(RCOO)(s) + Ca2+(aq) Ca(RCOO)2(s) + 2 Na+(aq) （1分）B. 再生处理使用浓度较高的NaCl水溶液按逆反应方向进行置换。 （1分，如果没写“高浓度”扣0.5分）C. 离子交换法软化硬水虽然解决了Ca2+、Mg2+等离子带来的问题, 但却不是理想的饮用水。 （1分）由于水中Na+离子浓度升高, 因而特别不适于患高血压病的人群饮用。（1分）（3） 格氏盐能同Ca2、Mg2等离子配位生成可溶性配合物，（1分）阻止水垢形成机理是晶体表面被吸附的多阴离子遮盖，使晶体生长变得缓慢，晶体严重变形，而难以聚结成为水垢，因此它可作为锅炉用水的软化剂。 （1分）结构示意图：（各1分）五、（10分）含有SO3的发烟硫酸试样1.400g溶于水后用0.8050 mol/L NaOH溶液滴定时消耗36.10 ml。假设试样中不含其它杂质，己知M（SO3）=80.06 M（H2SO4）=98.08，求试样中SO3和H2SO4的百分含量(要求正确保留最后结果的有效数字位数)。确定NaOH作为基本单元 （1分）则SO3和H2SO4的基本单元为1/2 SO3 （1分） 和1/2 H2SO4 （1分） （1分） （2分）解得 （2分） （2分） 备注：结果的有效数字分别为二位和三位,每错一个扣1分。其他合理解法答案正确照样给分。六、（10分）一种作为接触法制备硫酸的催化剂A，在它的催化作用下，二氧化硫被氧化为三氧化硫。1. 写出这种催化剂A的化学式。2. A溶于盐酸得到一种化合物B、氯气和水，写出该反应的化学反应式和B的化学式。3. B在水溶液中是形成一种正二价的六配位的络离子C，写出该络离子C的结构式。4. B与乙酰丙酮（2，4-戊二酮）反应可得到兰色的五配位络合物D，写出该络合物D的结构式。1. V2O5 （2分）2. V2O5+6HCl = 2VOCl2 + Cl2 + H2O （2分） VOCl2 （1分）3.（2分） 4. 最中间写CH2扣1分（3分）七、（10分） 具有高能量密度的锂二次电池，有可能成为空间卫星等领域的动力源。最近有人采用化学交联法由二氯环磷氮烯聚合物(NPCl2)3和三硫化二钠作用合成出新型无机材料三硫代环磷氮烯聚合物(NPS3)3n作为锂二次电池正极材料，以提高其能量密度和良好的循环性能。1. 由白磷和氯气反应生成一种磷的氯化物X，写出该反应的反应式和X的化学结构式。2. 由X和氯化铵反应得到(NPCl2)n ，写出该反应的反应式并写出(NPCl2)3的化学结构式。3. 说明(NPCl2)3分子中磷氮间化学健的特性。4. 若(NPCl2)n聚合物中的n=4，那么它能构成几种骨架为（P4N4）环状聚合物的构型。 1. P4（白磷）+ 10 Cl2 = 4PCl5 （2分） （1分） （2分）2. n PCl5 + nNH4Cl = （NPCl2）n + 4n HCl （1分） 3. P的d轨道与 N的p轨道作用形成d-p 键 （1分）4. 三种：非平面型、反型、顺型。答非平面型、椅型、船型也给 （3分） 只答“三种”，给1分；若画出三种化学结构式也给3分。八（10分）某同学取20ml水放入园底烧瓶中，小心加入29ml浓硫酸，冷至室温后，依次加入15克1丁醇及25克研细的溴化钠。充分振摇后，加入几粒沸石，装上回流装置，通过加热回流合成1溴丁烷。(该题的反应式不要求配平)（1）请根据上述投料情况，写出合成1溴丁烷的主要反应式。（2）写出此合成反应可能发生的副反应的反应式。（3）合成后蒸馏出油状的1溴丁烷粗产品略带有红色是因为在反应中产生微量的溴所致，写出生成溴的反应式。该同学继而加入NaHSO3消除红色，写出其反应式。九、（10分）化合物A（C7H12），在酸性高锰酸钾溶液中加热回流，反应液中只有环己酮一种有机物，A与氯化氢反应得化合物B，B与乙醇钠乙醇溶液共热生成化合物C，C能使溴的四氯化碳溶液褪色并生成化合物D，再将D与乙醇钠乙醇溶液共热则得到化合物E，E与高锰酸钾溶液加热回流得丁二酸和丙酮酸。化合物C若经臭氧解（O3氧化，然后用H2O/Zn处理）则生成6氧代庚醛。（1）写出化合物AE的结构式（不考虑化合物的立体异构）。（2）用系统命名法命名化合物B，C，D，E（3）上述化合物中哪个可以由乙烯和2甲基1,3丁二烯经一步反应而制得？请用反应式表示。（4）如何将6氧代庚醛转化为1,6庚二醇？请用反应式表示。（1）本小题5分，每个结构式1分（2）本小题2分，每个命名0.5分，符号或文字有任何一处错误者不给分。B：1甲基1氯环己烷 写成 1氯1甲基环己烷 不给分C：1甲基环己烯 或 1甲基1环己烯D：1甲基1,2二溴环己烷 写成 1,2二溴1甲基环己烷 不给分E：2甲基1,3环己二烯（3）（本小题1分） 化合物C可由乙烯和2甲基1,3丁二烯经一步反应而制得：（4）本小题2分十（10分）以苯和丙酰氯为原料制备1(4溴苯基)丙烯的反应式如下：（1）请在(a) (f)中填入所得产物的结构或所需的试剂及必要的反应条件；（2）以苯、不超过4个碳原子的任何有机物及必要的无机试剂为原料合成2丁基1硝基4氯苯。（1）本小题6分，（a）(f) 每个1分(2) 本小题4分十一（10分）有机合成是以有机反应为工具，通过设计合理的合成路线，从较简单的化合物或单质经化学反应合成有机物的过程。有机合成一般包括分子骨架的形成和官能团的引入、转换及保护等方法。保护羟基官能团常用2,3-二氢吡喃，该化合物与醇在氯化氢或浓硫酸催化下形成缩醛，脱除这个保护基通常只要简单的酸性水解(如下图所示)：一个目标化合物通常可经由多条合成路线合成，下面所列的是两条合成5甲基1,5己二醇的路线：路线一：路线二：（1）请写出上述合成路线中(a)(m)各步骤所需的试剂；（2）在上述合成“路线一”中，哪些步骤属于分子骨架的形成？哪些属于官能团转换？哪些属于官能团保护、脱保护？（1）本小题6.5分，每个0.5分，(n), (o), (p)不要求作答，如作答不论对错不加分也不扣分。 （2）本小题3.5分分子骨架的形成：(b), (f) 每个1分，共2分官能团转换：(h) 0.5分官能团保护：(d) 0.5分脱保护： (g) 0.5分