2012年全国高中化学竞赛试题

中国化学会第26届全国高中学生化学竞赛（省级赛区）试卷 2012年9月2日 第1题（7分） 1-1 向硫酸锌水溶液中滴加适当浓度的氨水至过量，发生两步主要反应。简述实验现象并写出两步主要反应的离子方程式。 1-2 化合物[Cu(Pydc)(amp)] ·3H2O]的组成为C11H14CuN4O7，热重分析曲线表明，该化合物受热分解发生两步失重，第一个失重峰在200～250℃，失重的质量分数为15.2%。第二个失重峰在400～500℃，失重后的固态残渣质量为原化合物质量的20.0%。Pydc和amp是含有芳环的有机配体。通过计算回答： （1）第一步失重失去的组分。 （2）第二步失重后的固态残渣是什么，解释理由。 第2题（7分） A和X是两种常见的非金属元素，其核外电子数之和为22，价电子数之和为10。在一定条件下可生成AX、AX3（常见的Lewis酸）、A2X4和A4X4，反应如下： A(s) + 3/2X2(g) → AX3(g) AX3(g) -[Hg, 放电]→ AX(g) +2X(g) 2Hg +2X(g) → Hg2X2(g) AX(g) +AX3(g) → A2X4(g) 4 AX(g) → A4X4(s) 2-1 指出A和X各是什么元素。 2-2 A4X4具有4个三重旋转轴，每个A原子周围都有4个原子，画出A4X4的结构示意图。 2-3 写出AX3与CH3MgBr按计量数比为1∶3反应的方程式。 2-4 写出A2X4与乙醇发生醇解反应的方程式。 第3题（10分） CuSO4溶液与K2C2O4溶液反应，得到一种蓝色晶体。通过下述实验确定该晶体的组成： (a)称取0.2073g样品，放入锥形瓶，加入40mL2mol·L-1的H2SO4，微热使样品溶解，加入30mL水，加热近沸，用0.02054 mol·L-1KMnO4溶液滴定至终点，消耗24.18mL。 (b)接着将溶液充分加热，使浅紫红色变为蓝色，冷却后加入2gKI固体和适量Na2CO3，溶液变为棕色并生成沉淀。用0.04826mol·L-1的Na2S2O3溶液滴定，近终点时加入淀粉指示剂，至终点，消耗12.69mL。 3-1 写出步骤a中滴定反应的方程式。 3-2 写出步骤b中溶液由淡紫色变为蓝色的过程中所发生反应的方程式。 3-3 用反应方程式表达KI在步骤b 中的作用：写出Na2S2O3滴定反应的方程式。 3-4 通过计算写出蓝色晶体的化学式（原子数取整数）。 第4题（5分）1976年中子衍射实验证实：trans-[Co(en)2Cl2]2Cl·HCl·2H2O晶体中只存在3种含钴的A+和Cl-。X+中所有原子共面，有对称中心和3个相互垂直的镜面。注：en是乙二胺的缩写符号。 4-1 画出A+及其立体异构体的结构简图。 4-2 画出X + 的结构图。 第5题（8分）从尿素和草酸的水溶液中得到一种超分子晶体。X射线衍射实验表明，该晶体属于单斜晶系，晶胞参数a=505.8pm，b=1240pm，c=696.4pm，β=98.13°。晶体中两种分子通过氢键形成二维分子结构，晶体密度D=1.614g·cm-3。 5-1 推求晶体中草酸分子和尿素分子的比例。 5-2 画出一个化学单位的结构，示出其中的氢键。 第6题（6分） 2,3-吡啶二羧酸，俗称喹啉酸，是一种中枢神经毒素，阿尔兹海默症、帕金森症等都与它有关。常温下喹啉酸呈固态，在185～190℃下释放CO2转化为烟酸。 6-1 晶体中，喹啉酸采取能量最低的构型，画出此构型（碳原子上的氢原子以及孤对电子可不画）。 6-2 喹啉酸在水溶液中的pKa1=2.41，写出其一级电离的方程式（共轭酸碱用结构简式表示）。 6-3 画出烟酸的结构。 第7题（10分） 硼的总浓度≥0.4mol·mol-1的硼酸及其盐的水溶液中不仅存在四硼酸根离子B4还存在电荷为-1的五硼酸根离子以及电荷为-1和-2的两种三硼酸根离子。这些多硼酸根离子和B(OH)4-缩合而成，结构中硼原子以B-O-B的方式连接成环。 7-1 上述五硼酸根离子中，所有三配位硼原子的化学环境完全相同，画出其结构示意图（不画孤对电子，羟基用-OH表达） 7-2 右图示出硼酸-硼酸盐体系在硼的总浓度为0.4 mol·mol-1时，其存在形式与pH的关系。1、2、3、4分别为4种多硼酸根离子存在的区域。推出1、2、3、4分别对应的多硼酸根离子的化学式。 注：以B4O5(OH)42-为范例，书写其他3种多硼酸根离子的化学式；形成这些物种的缩合反应速率