1、2001年全國高中學生化學競賽試題（答案附后）第 1 1 題（4 分）今年 5 月底 6 月初，各地報刊紛紛轉載了不要將不同品牌潔污劑混合使用的警告。據報道，在全國各地發生了多起混合潔污劑發生氯氣中毒的事件。根據你的化學知識作出如下判斷（這一判斷的正確性有待證明）：當事人使用的液態潔污劑之一必定含氯，最可能的存在形式是和。當另一種具有（性質）的液態潔污劑與之混合，可能發生如下反應而產生氯氣：第 2 2 題（2 2 分）目然界中，碳除了有 2 2 種穩定同位素1212C C 和1313C C 外，還有一種半衰期很長 的 放 射 性 同 位 素1 41 4C ,C , 豐 度 也 十 分 穩 定

2、， 如 下 表 所 示 （ 注 ： 數 據 后 括 號 里 的 數 字 是 最二任語亦14-14-r-rr-r| |*：一一0，一，、舟-位或兩位的精確度，1414C C 只提供了大氣豐度，地殼中的含量小于表中數據）：試問：為什么通常碳的相對同位素相對原子質量地殼豐度（原子分數）12C12(整數)0.9893(8)13C13.003354826(17)0.0107(8)14C14.003241982(27)1.2X1016(大氣中)原子質量只是其穩定同位素的加權平均值而不將1414C C也加入取平均值?第 3 題（4 分）最近報道在100100c 的低溫下合成了化合物 X,X,元素分析得出其分

3、子式為 C C5 5H H4,4,紅外光譜和核磁共振表明其分子中的氫原子的化學環境沒有區別，而碳的化學環境卻有 2 2 種，而且，分子中既有 C-CC-C 單鍵，又有 C=CC=C 雙鍵。溫度升高將迅速分解。X X 的結構式是：第 4 題（1010 分）去年報道，在55c55c 令 XeFXeF4 4（A A）和 C C6 6F F5 5BFBF2 2（B B）化合，得一離子化合物（C C）, ,測得 XeXe 的質量分數為 31%,31%,陰離子為四氟硼酸根離子，陽離子結構中有 B B 的苯環。C C 是首例有機氤（IVIV）化合物，20c20c 以下穩定。C C 為強氟化劑和強氧化劑，如與

4、碘反應得到五氟化碘，放出氤，同時得到 BoBo4-4-1 1 寫出 C C 的化學式，正負離子應分開寫。答：4-24-2 根據什么結構特征把 C C 歸為有機氤比合物？答：4 43 3 寫出 C C 的合成反應方程式。答：4 44 4 寫出 C C 和碘的反應。答：4-4-5 5 畫出五氟化碘分子的立體結構：第 5 5 題（5 5 分）今年 3 3 月發現硼化鎂在 39K39K 呈超導性，可能是人類對超導認識的新里程碑。在硼化鎂晶體的理想模型中，鎂原子和硼原子是分層排布的，像維夫餅干，一層鎂一層硼地相間，圖 5-5-1 1 是該晶體微觀空間中取出的部分原子沿 C C 軸方向的投影，白球是鎂原子

5、投影，黑球是硼原子投影，圖中的硼原子和鎂原子投影在同一平面上。5-15-1 由圖 5 51 1 可確定硼化鎂的化學式為：。5-25-2 在圖 5 51 1 右邊的方框里畫出硼化鎂的一個晶胞的透視圖，標出該晶胞內面、棱、頂角上可能存在的所有硼原子和鎂原子（鎂原子用大白球，硼原子用小黑球表示）。a=bwc,c 軸向上圖 5 51 1 硼化鎂的晶體結構示意圖第 6 6 題（8 8 分）MnMn”離子是 KMnOKMnO4 4溶液氧化 H H2 2c c2 2。4 4的催化劑。有人提出該反應的歷程為：/、MnII,、MnII,、MnII,、CzOj-MnMn（W W）LLLLMnMn（VIVI）LLL

6、LMnMn（IVIV）LLLLMnMn（m m）s sMnMn（C C2 2O O4 4）n n32n32nM MMnMn2 2+CO+CO2 2請設計 2 2 個實驗方案來驗證這個歷程是可信的（無須給出實驗裝置，無須指出選用的具體試劑，只需給出設計思想）。第 7 題（1010 分）某不活潑金屬 X X 在氯氣中燃燒的產物 Y Y 溶于鹽酸得黃色溶液，蒸發結晶，得到黃色晶體 Z,Z,其中 X X 的質量分數為 50%50%。在 500mL500mL 濃度為 0.10mol/L0.10mol/L 的 Y Y水溶液中投入鋅片，反應結束時固體的質量比反應前增加 4.95g4.95g。X X 是; ;

7、Y Y 是; ;Z Z 是。推理過程如下：第 8 題（1111 分）新藥麥米諾的合成路線如下：8-8-1 1 確定 B B、C C、D D 的結構式（填入方框）。8 82 2 給出 B B 和 C C 的系統命名：B B 為;C 為：。8-3CH8-3CH3 3SHSH 在常溫常壓下的物理狀態最可能是（填氣或液或固），作出以上判斷的理由是：第 9 題（1010 分）19971997 年 BHCBHC 公司因改進常用藥布洛芬的合成路線獲得美國綠色化學挑戰獎：舊合成路線：新合成路線：9-9-1 1 寫出 A A、B B、C C、D D 的結構式（填入方框內）。9 92 2 布洛芬的系統命名為：。第

8、 10 題（5 分）最近有人用一種稱為“超酸”的化合物 H H（CBCB1111H H6 6clcl6 6）和 C C6060反應，使C C6060獲得一個質子，得到一種新型離于化合物HCHC6060CBCB1111H H6 6CLCL6 6 回答如下問題：10-10-1 1 以上反應看起來很陌生，但反應類型上卻可以跟中學化學課本中的一個化學反應相比擬，后者是：11-11- 2 2 上述陰離子CBCBIIIIH H6 6C1C16 6 一的結構可以跟圖12-12-1 1 的硼二十面體相比擬，也是一個閉合的納米籠，而且，CBCB1111H H6 6c c1 166離子有如下結構特征：它有一根軸穿

9、過籠心，依據這根軸旋轉 360/5360/5 的度數，不能察覺是否旋轉過。請在圖 10-110-1 右邊的圖上添加原子（用元素符號表示）和短線（表示化學鍵）畫出上述陰離子。第 11 題（1010 分）研究離子晶體，常考察以一個離子為中心時，其周圍不同距離的離子對它的吸引或排斥的靜電作用力。設氯化鈉晶體中鈉離子跟離它最近的氯離子之間的距離為 d,d,以鈉離子為中心，則：11111 1 第二層離子有個，離中心離子的距離為 d,d,它們是離子。11112 2 已知在晶體中 NaNa 小離子的半徑為 116pm,C116pm,C離子的半徑為 167pm167pm，它們在晶體中是緊密接觸的。求離子占據整

10、個晶體空間的百分數。11-311-3 納米材料的表面原子占總原子數的比例極大， 這是它的許多特殊性質的原因,假設某氯化鈉納米顆粒的大小和形狀恰等于氯化鈉晶胞的大小和形狀，求這種納米顆粒的表面原子占總原子數的百分比。11-411-4 假設某氯化鈉顆粒形狀為立方體，邊長為氯化鈉晶胞邊長的 1010 倍，試估算表面原子占總原子數的百分比。第 12 題（1111 分）設計出燃料電池使汽油氧化直接產生電流是對世紀最富有挑戰性的課題之一。最近有人制造了一種燃料電池，一個電極通入空氣，另一電極通入汽油蒸氣，電池的電解質是摻雜了 Y Y2 2O O3 3的 ZrOZrO2 2晶體，它在高溫下能傳導 0 02

11、2一離子。回答如下問題：12121 1 以丁烷代表汽油，這個電池放電時發生的化學反應的化學方程式是：12122 2 這個電池的正極發生的反應是：負極發生的反應是：固體電解質里的 0 02 2一的移動方向是：向外電路釋放電子的電極是：12-12-3 3 人們追求燃料電池氧化汽油而不在內燃機里燃燒汽油產生動力的主要原因是：12124 4 你認為在 ZrOZrO2 2晶體里摻雜 Y Y2 2O O3 3用 Y Y3 3+代替晶體里部分的 Zr0Zr0 對提高固體電解質的導電能力會起什么作用？其可能的原因是什么？答：12-512-5 汽油燃料電池最大的障礙是氧化反應不完全產生堵塞電極的氣體通道，有人估

12、計，完全避免這種副反應至少還需 1010 年時間，正是新一代化學家的歷史使命。第 13 題（1010 分）澳酸鉀測定苯酚純度的步驟如下：稱取含苯酚 0.6000g0.6000g 的試樣溶于2000mL0.1250mol/LKBrO2000mL0.1250mol/LKBrO3 3溶液（該溶液含過量的 KBrKBr）,加酸酸化。放置，待反應完全后加入 KI,KI,而后用 0.1050mol/LNa0.1050mol/LNa2 2s s2 2O O3 3溶液滴定生成的碘，滴定終點為 20.00mL20.00mL。計算試樣中苯酚的質最分數。【參考答案】第 1 題（4 分）ClO和 Clo（各 1 分）

13、酸性（1 分）分）（注：不寫離子方程式或不配平不得分。）第 2 題（2 分）14C 不加權不會影響計算結果的有效數字，分）ClO+Cl+2H+=CI2+H2Qo（1因其豐度太低了。（注：涉及有效數字的任何表述均得滿分，未涉及有效數字的不得分，如答：放射性元素不應加權求取相對原子質量之類。）第 3 題（4 分）（注：平面投影圖也按滿分計。）第 4 題（10 分）4-1C6F5XeF2+BF4（1 分）4-2 分子中有CXe 鍵。（2 分）（答：“分子中存在氤和有機基團”得4-3XeF4+C6F5BF2=C6F5XeF2+BF4（1 分）（注：用代替“二”括號得分相同；畫出五氟代苯基結構不加分）。

14、1 分）不扣分；離子加方4-45c6F5XeF2+BFj+2l2=4IF5+5Xe+5C6F5BF2（2 分）（注：不配平不得分）4-5（4 分）（注：4-5 的答案需應用初賽基本要求規定的 VSEPR 模型才能得出。只要正確表述出四方錐體都得滿分，表述形式不限。）第 5 題（5 分）5-1MgB2（2 分）（注：給出最簡式才得分）5-2（注：任何能準確表達出 Mg：B=1：2 的晶胞都得滿分，但所取晶胞應滿足晶胞是晶體微觀空間基本平移單位的定義，例如晶胞的頂角應完全相同等。）第 6 題（8 分）1.對比實驗：其一的草酸溶液中加 Mn2+離子，另一不加。在滴加 KMnO4溶液時，力口 Mn2+

15、者反應速率快。（4 分）2.尋找一種試劑能與 Mn（VI）、Mn（IV）或 Mn（III）生成配合物或難溶物；加入這種試劑，反應速率變慢。（4 分）（注：表述形式不限。其他設計思想也可以，只要有道理都可得分。）第 7 題（10 分）X 是 Au（2 分）；Y 是 AuCl3（2 分）；Z 是 HAuCl43 也。（2 分）要點 1:X 為不活潑金屬，設為一種重金屬，但熟悉的金屬或者其氯化物與鋅的置換反應得到的產物的質量太小， 或者其水溶液顏色不合題意， 均不合適， 經諸如此類的排他法假設 X 為金， 由此 Y=AuCl3,則 置 換 反 應 的 計 算 結 果 為 ： 2AuCl3+3Zn=3

16、ZnCl2+2Au; 反 應 得 到Au的 質 量=0.100mol/LX0.500LX197g/mol=9.85g； 反應消耗 Zn 的質量=0.100mol/Lx0.500LX65.39g/molX3/2=4.90g;反應后得到的固體質量增重：9.85g4.90g=4.95g（2 分）；要點2:由AuCl3溶于鹽酸得到的黃色晶體中Au的含量占50%,而AuCl3中Au的含量達65%,可見Z不是AuCl3,假設為配合物HAuCl4,含Au58%,仍大于50%,故假設它是水合物， 則可求得： HAuCl4-3H2O的摩爾質量為393.8其中 Au 的含量為 197/394=50%。（2 分）其

17、他推理過程，只要合理，也得滿分。8-2B 為 3-硫甲基-1,2-環氧丙烷或甲基-2,3 環氧丙基硫醛；C 為：2-羥基-3-硫甲基-丙腫或 1-硫甲基-3-腫基-2-丙醇（各 2 分，共 4 分）8-3 氣，H2O 和 CH30H 為液態主要是由于存在分子間氫鍵，H2s 無氫鍵而呈氣態，CH3SH 也無氫鍵，故也可能也是氣態。（1 分）（其他理由只要合理均得滿分。注：其沸點僅 6oC;常識：它是燃氣的添味劑，其惡臭可導致燃氣泄露的警覺。本題的答案可用倒推法得出，只需有取代、縮合等概念而無須預先具備本題涉及的具體反應的知識）。第 1 個反應外，其他反應可用倒推法得出答案。）9-2 布洛芬系統命

18、名：2-又-異丁苯基卜丙酸或 2-4-（3-甲基丙基）-苯基卜丙酸（2 分）第 10 題（5 分）NH3+HCl=NH4cl（2 分）（注:答其他非質子轉移的任何“化合反應”得 1 分）。（3 分）參考圖形略。（注：硼上氫氯互換如參考圖形仍按正確論，但上下的 C、B 分別連接 H 和 Cl,不允許互換。）第 11 題（10 分）12,逸，鈉（各 1 分，總 3 分）11-2 晶胞體積 V=2x（116pm+167pm） 3=181x106pm3離子體積 v=4x （4/3） u （116pm） +4x （4/3） 兀 （167prm）=104X106pm3v/V=57.5%（1 分）（有效數字

19、錯誤扣 1 分,V 和 v 的計算結果可取 4 位，其中最后 1 位為保留數字，不扣分。）11-3 表面原子為 8（頂角）+6（面心）+12（棱中心）=26;總原子數為 8（頂角）+6（面心）+12（棱中心）+1（體心）=27;表面原子占總原子數 26/27X100%=96%（1 分）注：26 和 27 均為整數值，比值 26/27 是循環小數 0.962,取多少位小數需根據實際應用而定，本題未明確應用場合，無論應試者給出多少位數字都應按正確結果論。11-4 計算分兩個步驟：步驟一：計算表面原子數。可用 n=2、3 的晶胞聚合體建立模型，得出計算公式，用以計算 n=10o例如，計算公式為：8+

20、（n1）X12+nx12+（n1）2x6+n2x6+（n1）xnx2X6頂角棱上棱交點棱上棱心面上棱交點面上面心面上棱心a=bwc,c 軸向上（3 分）的結構式（填入方框內）。（各 2 分；共 8 分。不標出非甲基碳上的第 8 題（11 分）第 9 題（10 分）9-1A、H 不扣分。注：本題除n=10,表面原子總數為 2402（2 分）步驟二：計算晶胞聚合體總原子數：n3X8+8X7/8+（n1）X12X3/4+nX12x3/4+（n1）2X6/2+n2x6/2+（n-1）XnX2X6/2=8000+7+81+90+243+300+540=9261（2 分）表面原子占總原子數的百分數：（2402/9261）00%=26%（1 分）（總 5 分）（注：本題計算較復雜，若應試者用其他方法估算得出的數值在 26%左右 2 個百分點以內可得 3 分，3 個百分點以內可得 2 分，其估算公式可不同于標