历年中国化学会全国高中学生化学竞赛.doc

中国化学会2002年全国高中学生化学竞赛（省级赛区）试题
第1题（5分）阅读如下信息后回答问题：元素M，其地壳丰度居第12位，是第3种蕴藏最丰富的过渡元素，是海底多金属结核的主要成分，是黑色金属，主要用途：炼钢，也大量用来制作干电池，还是动植物必需的微量元素。
1．M的元素符号是 。
2．M的最重要矿物的化学式是 。
3．M的三种常见化合物是 、 和 。
【答案】
1．Mn（1分）
2．MnO2（1分）
3．M的三种常见化合物是MnO2、MnSO4和KMnO4。（3分）
注：必须答MnO2和KMnO4，而Mn(II)盐也可答硝酸锰等。
第2题（6分）用地壳中某主要元素生产的多种产品在现代高科技中占重要位置，足见化学对现代物质文明的重要作用。例如：
1．计算机的芯片的主要成分是 ；
2．光导纤维的主要成分是 ：
3．目前应用最多的太阳能电池的光电转化材料是 ；
4．用作吸附剂、干燥剂、催化剂或催化剂载体的人造分子筛大多是一类称为 的化合物；
5．有一大类化合物，结构独特，兼备无机材料和有机材料双重性能，有耐温、电绝缘性好、难燃、憎水、耐腐蚀……等特性，广泛用于航空航天、电子电气、建筑、运输等行业，用于密封、粘合、润滑、涂层、表面活性、防水、防潮……，已为现代社会不可替代的新材料。这类材料在分子结构上的特点是 和 。
【答案】
1．硅（或Si或单晶硅）（1分）
2．二氧化硅（或SiO2）（1分）
3．硅（或Si）（1分）
4．铝硅酸盐（或硅铝酸盐）（1分）
注：此题明确是分子筛, 不应答硅胶，答硅酸盐也不给分。
5．具有Si－O键 与硅相连的烃基（2分）
第3题（3分）最近有人用高能26Mg核轰击Cm核，发生核合成反应，得到新元素X。研究者将X与氧气一起加热，检出了气态分子XO4，使X成为研究了化学性质的最重元素。已知的X同位素如下表所示，上述核反应得到的核素是其中之一，该核素的衰变性质保证了其化学性质实验获得成功。
质量数
半衰期
衰变方式
263
1s
释放α粒子
264
0.00008s
释放α粒子；或自发裂变
265
0.0018s
释放α粒子；或自发裂变
266
不详
不详
267
0.033s
释放α粒子；或自发裂变
268
不详
不详
269
9.3s
释放α粒子
1．X的元素符号是 。
2．用元素符号并在左上角和左下角分别标注其质量数和质子数，写出合成X的核反应方程式（方程式涉及的其他符号请按常规书写）。
【答案】
1．Hs（1分）
2．＋＝＋5n（2分）（n也可写成等, 但写成“中子”扣1分）
第4题（6分）
1．汞与次氯酸（摩尔比1︰1）发生反应，得到2种反应产物，其一是水。该反应的方程式为 ；反应得到的含汞产物的中文名称为 。
2．N2H4在一定条件下热分解，产生NH3、N2和H2，后两者摩尔比为3︰2，写出反应方程式 。
3．第二周期元素A与氢形成的如下化合物中的A－A键的键能（kJ/mol）：
CH3－CH3 346， H2N—NH2 247， HO－OH 207
试问：它们的键能为什么依次下降？
【答案】
1．2Hg＋2HClO＝Hg2OCl2＋H2O（1分） 碱式氯化汞（或氯氧化汞）（1分）
注：Hg2OCl2也可写成HgO·HgCl2或HgCl2·HgO
2．7N2H4＝8NH3＋3N2＋2H2（2分）
3．乙烷中的碳原子没有孤对电子，肼中的氮原子有1对孤对电子，过氧化氢中的氧有2对孤对电子，使A—A键的键能减小。（2分）
第5题（13分）六配位（八面体）单核配合物MA2(NO2)2呈电中性；组成分析结果：M 31.68%，N 31.04%，C 17.74%；配体A不含氧：配体(NO2)x的氮氧键不等长。
1．该配合物中心原子M是什么元素？氧化态多大？给出推理过程。
2．画出该配合物的结构示意图，给出推理过程。
3．指出配体(NO2)x在“自由”状态下的几何构型和氮原子的杂化轨道。
4．除本例外，上述无机配体还可能以什么方式和中心原子配位？用图形画出三种。
【答案】
1．nM︰nN＝21.68/MM︰31.04/14＝1︰(2y＋2)
MA＝19.56×(y＋1)
y＝2（设y为其他自然数均不合题意），得MM＝58.7 (g/mol)
查周期表，M＝Ni
由配体(NO2)x 的两个氮氧键不等长，推断配体为单齿配体，配位原子为O，
故配体为NO2－，因此，Ni的氧化数为＋2。（4分）
注：推理过程合理都给分，不合理，即使结果正确也扣2分。
2．设配合物中碳原子数为nC，则：nC︰nN＝17.74/12︰31.04/14＝0.667
已知nN＝2×2＋2＝6, 所以，nC＝0.677×6＝4
求出摩尔质量，由于剩余量过小，只能设A是氮氢化合物，由此得氢数，可
推得配体A为H2NCH2CH2NH2，
配合物的结构示意图为：（4分）
注：合理推理过程2分，结构图2分
3．（根据VSEPR理论，可预言）NO2－为角型，夹角略小于120°，N取sp2杂化轨道。（2分）
4． （3分）
注：只要图形中原子的相对位置关系正确即可得分；画出其他合理配位结构也得分，如氧桥结构、NO2－桥结构等
第6题（8分）化合物A俗称“吊白块”，年产量上万吨，主要用于染色工艺，具还原性和漂白性，对热不稳定，有毒。近年报道，我国一些不法商人违章地将A添加到米、面、腐竹、食糖等食品中增白，导致多起严重食物中毒事件，如某地曾发生五所学校400余名学生食用含A食品一次性中毒事件。已知：
● 固体A·2H2O的摩尔质量为154g/mol；
● A的晶体结构及其水溶液的电导证实A是钠盐，每摩尔A含1摩尔钠离子。
● A在水中的溶解度极大，20℃饱和溶液A的质量分数达45%。
● A的制备方法之一是，在NaOH溶液中分甲醛与Na2S2O4（连二亚硫酸钠）反应（摩尔比1︰1），反应产物为A和亚硫酸钠。
● A在化学上属于亚磺酸的衍生物，亚磺酸的通式为RSO2H，R为有机基团。
1．画出A的阴离子的结构（简）式。
2．写出上述制备A的“分子方程式”。
3．给出A的化学名称。
【答案】
1．MA＝32＋3×16＋3×1＋12＋23＝118 118＋36＝154
（或[HOCH2SO2]－或或等）（3分）
2．Na2S2O4＋CH2O＋NaOH＝HOCH2SO2－Na＋＋Na2SO3（3分）
（或Na2S2O4＋CH2O＋NaOH＝HOCH2SO2Na＋Na2SO3
或Na2S2O4＋CH2O＋NaOH＝NaSO2CH2OH＋Na2SO3）
注：写不写结晶水都可以
3．“羟甲亚磺酸钠”（或“羟甲基亚磺酸钠”）（2分）
第7题（8分）据报道，我国酱油出口因“氯丙醇”含量超标而受阻。
1．据研究，酱油中的“氯丙醇”的来源可能是酱油原料中的杂质脂肪水解产物甘油的羟基被氯取代的衍生物；另一来源可能是用离子交换树脂纯化水配制酱油，由于交换树脂采用1，2－环氧－3－氯丙烷（代号A）作交联剂，残留的A水解会产生“氯丙醇”；此外，A还可能来自包装食品的强化高分子材料。试写出由甘油得到的“氯丙醇”的结构简式和A水解的反应方程式，反应涉及的有机物用结构简式表示。
2．在同一个碳上同时有2个羟基或者一个羟基和一个氯原子的“氯丙醇”是不稳定的，在通常条件下会发生消除反应，请给出2个反应方程式作为例子。
【答案】
1．（4分）
（2分）
注：标不标对映体得分相同。
2． （各1分）
第8题（9分）化合物A和 B的元素分析数据均为C 85.71%，H 14.29%。质谱数据表明A和B的相对分子质量均为84。室温下A和B均能使溴水褪色，但均不能使高锰酸钾溶液褪色。A与HCl反应得2，3－二甲基－2－氯丁烷，A催化加氢得2，3－二甲基丁烷；B与HCl反应得2－甲基－3－氯戊烷，B催化加氢得2，3－二甲基丁烷。
1．写出A和B的结构简式。
2．写出所有与A、B具有相同碳环骨架的同分异构体，并写出其中一种异构体与HCl反应的产物。
【答案】
1．A的结构简式 B的结构简式（各2分）
2．结构简式 与HCl反应产物的结构简式

注：同分异构体各1分；写对任一“对应的”水解产物得2分。
第9题（8分）Xe和F2反应，可得三种氟化物，视反应条件而定。下图表述的是将0.125mol/L Xe和1.225mol/L F2为始态得到的生成物在平衡体系内的分压与反应温度的关系。
1．应在什么温度下制备XeF2和XeF4？
2．Xe和F2生成XeF6和XeF4，哪个反应放热更多？
生成 的反应放热更多。理由：
3．为有效地制备XeF2，应在什么反应条件下为好？简述理由。
【答案】
1．约550K 约850K（各1分）
2．XeF6 若Xe与F2生成XeF4的反应放热多，反应XeF4＋F2＝XeF6将是吸热反应，温度升高应有利于XeF6的生成，而由附图可见，事实恰恰相反。（4分）
（或答：反应XeF6＝XeF4＋F2发生在相对高的温度下；或答：上述正向反应是体积增大的反应，所以正向反应是吸热的）
3．在上图条件下必须在高温下才能制备XeF2, 但高温要求的技术问题太多，因而，应降低投料中F2/Xe的比值，可有效制备XeF2。（2分）
第10题（10分）某远洋船只的船壳浸水面积为4500m2，与锌块相连来保护，额定电流密度为150mA/m2，预定保护期限2年，可选择的锌块有两种，每块的质量分别为15.7kg和25.9kg，通过每块锌块的电流强度分别为0.92A和1.2A。计算说明，为达到上述保护船体的目的，最少各需几块锌块？用哪种锌块更合理？为什么？
【答案】
首先算出通过体系的总电量：
2×365d×24h/d×60min/h×60s/min＝6.307×107s （1分）
0.0150A/m2×4500m2＝67.5A （1分）
67.5A×6.307×107s＝4.257×109C （1分）
其次计算总共需要多少锌：电子的量为：
4.257×109C/9.65×104C/mol＝4.411×104mol （1分）
锌量：4.411×104 mol×65.4g/mol/2×10－3kg/g＝1443kg＝1.44×103 kg （1分）
需质量为15.7kg/块的锌块数为：1.44×103kg/15.7 kg/块＝91.7块≈92块（1分）
92块×0.92A/块＝85A＞67.5 A , 电流强度可以达到要求。 （1分）
25.9 kg/块：1.44×103kg/25.9 kg/块＝55.6块≈56块 （1分）
56块×1.2A/块＝67.2A＜67.5A，电流强度达不到要求，应当加1块，则
57块×1.2 A/块＝68.4A，电流强度才能达到要求。 （1分）
选用较重的锌块更合理，因其电流强度较小，理论上可以保证2年保护期限，而用较轻的锌块因其电流强度太大，不到2年就会消耗光。（1分）
第11题（5分）镅（Am）是一种用途广泛的锕系元素。241Am的放射性强度是镭的3倍，在我国各地商场里常常可见到241Am骨密度测定仪，检测人体是否缺钙：用241Am制作的烟雾监测元件已广泛用于我国各地建筑物的火警报警器（制作火警报警器的1片241Am我国批发价仅10元左右）。镅在酸性水溶液里的氧化态和标准电极电势（Ey/V）如下，图中2.62是Am4＋/Am3＋的标准电极电势，－2.07是Am3＋/Am的标准电极电势，等等。一般而言，发生自发的氧化还原反应的条件是氧化剂的标准电极电势大于还原剂的标准电极电势。

试判断金属镅溶于过量稀盐酸溶液后将以什么离子形态存在。简述理由。
附：Ey (H＋/H2)＝0V；Eø(Cl2/Cl－)＝1.36V；Eø(O2/H2O)＝1.23V。
【答案】
要点1：Ey(Amn＋/Am)＜0, 因此Am可与稀盐酸反应放出氢气转化为Amn＋，n＝2,3,4；但Ey(Am3＋/Am2＋)＜0，Am2＋一旦生成可继续与H＋反应转化为Am3＋。（1分）
（或答：Ey(Am3＋/Am)＜0，n＝3）
要点2：Ey(Am4＋/Am3＋)＞Ey(AmO2＋/Am4＋), 因此一旦生成的Am4＋会自发歧化为AmO2＋和Am3＋。（2分）
要点3：AmO2＋是强氧化剂，一旦生成足以将水氧化为O2, 或将Cl－氧化为Cl2，转化为Am3＋, 也不能稳定存在。（1分）
相反，AmO2＋是弱还原剂，在此条件下不能被氧化为AmO22＋。
要点4：Am3＋不会发生歧化（原理同上），可稳定存在。（1分）
结论：镅溶于稀盐酸得到的稳定形态为Am3＋。
第12题（8分）组合化学是一种新型合成技术。对比于传统的合成反应如A＋B＝AB，组合化学合成技术则是将一系列Ai（i＝1，2，3，…）和一系列 Bj（j＝1，2，3，…）同时发生反应，结果一次性地得到许多个化合物的库（library），然后利用计算机、自动检测仪等现代化技术从库中筛选出符合需要的化合物。今用21种氨基酸借组合化学技术合成由它们连接而成的三肽（注：三肽的组成可以是ABC，也可以是AAA或者AAB等等，还应指出，三肽ABC不等于三肽CBA：习惯上，书写肽的氨基酸顺序时，写在最左边的总有未键合的α－氨基而写在最右边的总有未键合的羧基）。
1．该组合反应能得到多少个三肽的产物库。答： 个。
2．假设所得的库中只有一个三肽具有生物活性。有人提出，仅需进行不多次实验，即可得知活性三肽的组成（每次实验包括对全库进行一次有无生物活性的检测）。请问：该实验是如何设计的？按这种实验设计，最多需进行多少次实验，最少只需进行几次实验？简述理由。
【答案】
1．213＝9261
2．答案的要点有：
①．实验设计：每次减少1个氨基酸用20个氨基酸进行同上组合反应，若发现所得库没有生物活性，即可知被减去的氨基酸是活性肽的组分。（2分）
②．若头三次实验发现所得库均无生物活性，则可知被减去的三种氨基酸是活性肽的组成。因此，最少只需进行3次实验就可完成实验。（2分）
第13题（11分）离于液体是常温下呈液态的离子化合物，已知品种几十种，是一类“绿色溶剂”。据2002年4月的一篇报道，最近有人进行了用离子液体溶解木浆纤维素的实验，结果如下表所示：向溶解了纤维素的离子液体添加约1.0%（质量）的水，纤维素会从离子液体中析出而再生；再生纤维素跟原料纤维素的聚合度相近；纤维素分子是葡萄糖（C6H12O6）的缩合高分子，可粗略地表示如下图，它们以平行成束的高级结构形成纤维；葡萄糖缩合不改变葡萄糖环的结构；纤维素溶于离子溶液又从离子液体中析出，基本结构不变。
n＝400～1000
表木浆纤维在离子液体中的溶解性
离子液体
溶解条件
溶解度（质量%）
[C4min]Cl
加热到100℃
10%
[C4min]Cl
微波加热
25%，清澈透明
[C4min]Br
微波加热
5～7%
[C4min]SCN
微波加热
5～7%
[C4min][BF4]
微波加热
不溶解
[C4min][PF4]
微波加热
不溶解
[C6min]Cl
微波加热
5%
[C8min]Cl
微波加热
微溶
表中[C4min]Cl是1－（正）丁基－3－甲基咪唑正一价离子的代号，“咪唑”的结构如右上图所示。
回答如下问题：
1．在下面的方框中画出以[C4min]＋为代号的离子的结构式。
2．符号[C6min]＋和[C8min]＋里的C6和C8代表什么？答： 和 。
3．根据上表所示在相同条件下纤维素溶于离子液体的差异可见，纤维素溶于离子液体的主要原因是纤维素分子与离子液体中的 之间形成了 键；纤维素在[C4min]Cl、[C4min]Br、[C4min][BF4]中的溶解性下降可用 来解释，而纤维素在[C4min]Cl、[C6min]Cl和[C8min]Cl中溶解度下降是由于 的摩尔分数 。
4．在离子液体中加入水会使纤维素在离子液体里的溶解度下降，可解释为： 。
5．假设在[C4min]Cl里溶解了25%的聚合度n＝500的纤维素，试估算，向该体系添加1.0%（质量）的水，占整个体系的摩尔分数多少？假设添水后纤维素全部析出，析出的纤维素的摩尔分数多大？
【答案】
1．（2分）
注：不加括号而将“＋”加在甲基氮上也正确。丁基用锯齿状无氢简式表示得分相同。
2．己基 辛基（1分）
3．阴离子（或负离子） 氢 Cl－、Br－、BF4－结合氢的能力下降 Cl－ 降低 。（每空1分，小计5分）
注：第3空或答半径增大，或与氢形成氢键的能力下降，或作为质子碱的碱性减小，等等
4．水与离子液体中的阴离子形成氢键的能力更强。（1分）
5．溶解于离子液体中的纤维素的摩尔质量为：
6×12＋10＋5×16)×1000＝1.62×105（g/mol）
离子液体的摩尔质量为：
8×12＋15＋14×2＋35.5＝96＋15＋28＋35.5＝175（g/mol）
水的摩尔分数为：
1.0/18/(1.0/18＋75/175＋25/1.62×105)＝0.12
析出的纤维素的摩尔分数为：(25/162000)/(1.0/18＋75/175＋25/1.62×105)＝3.2×10－4（2分）

中国化学会2003年全国高中学生化学竞赛（省级赛区）试题
答案及评分标准
题
号
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
总
满
分
5
7
5
8
6
12
5
12
6
12
10
12
100

说明：1。为节省篇幅，原试题中的周期表等已删去。2。网络版以颜色区分题面、答案和注释，打印稿中的楷体字为答案，以圆体字为注释，以示区别。3。请参考内容相同的网络版。

第1题（5分） 二战期间日本是在战场上唯一大量使用毒气弹的国家，战争结束日军撤退时，在我国秘密地遗弃了大量未使用过的毒气弹，芥子气是其中一种毒气。芥子气的分子式为 (ClCH2CH2)2S。人接触低浓度芥子气并不会立即感受痛苦，然而，嗅觉不能感受的极低浓度芥子气已能对人造成伤害，而且，伤害是慢慢发展的。
1－1 用系统命名法命名芥子气。
2-氯乙硫醚 或 2-氯乙烷硫化物 （1分）

1－2 芥子气可用两种方法制备。其一是ClCH2CH2OH与Na2S反应，反应产物之一接着与氯化氢反应；其二是CH2=CH2与S2Cl2反应，反应物的摩尔比为2 : 1。写出化学方程式。
2ClCH2CH2OH + Na2S = (HOCH2CH2)2S + 2NaCl （1分）
(HOCH2CH2)2S + 2HCl = (ClCH2CH2)2S + 2H2O （1分）
2CH2=CH2 + S2Cl2 = (ClCH2CH2)2S + S （1分）
1－3 用碱液可以解毒。写出反应式。
(ClCH2CH2)2S + 2OH－ = (HOCH2CH2)2S + 2Cl－ （1分）
用 NaOH代替OH－也可。方程式必须配平才能得分。

第2题（7分）50年前，Watson和Crick因发现DNA双螺旋而获得诺贝尔化学奖。DNA的中文化学名称是：脱氧核糖核酸；DNA是由如下三种基本组分构成的：脱氧核糖（基）、磷酸（基）和 碱基 ；DNA中的遗传基因是以 碱基 的排列顺序存储的；DNA双链之间的主要作用力是 氢键 。给出DNA双螺旋结构在现代科技中应用的一个实例：基因重组或基因工程、转基因作物、人类全基因图谱…… 。（每空1分；无“基”字得分相同。）
第3题（5分） 在正确选项上圈圈。
3－1 下列化学键中碳的正电性最强的是
A. C－F B. C－O C. C－Si D. C－Cl
3－2 电子构型为[Xe]4f145d76s2的元素是
A. 稀有气体 B. 过渡元素 C. 主族元素 D. 稀土元素
3－3 下列离子中最外层电子数为8的是
A. Ga3+ B. Ti4+ C. Cu+ D. Li+
第4题（8分） 在30oC以下，将过氧化氢加到硼酸和氢氧化钠的混合溶液中，析出一种无色晶体X。组成分析证实，该晶体的质量组成为Na 14.90％，B 7.03 %，H 5.24 %。加热X，得无色晶体Y。Y含Na 23.0%，是一种温和的氧化剂，常温下在干燥空气里稳定，但在潮湿热空气中分解放氧，广泛用作洗涤剂、牙膏、织物漂白剂和美发产品，也用于有机合成。结构分析证实X和Y的晶体中有同一种阴离子Z2-，该离子中硼原子的化学环境相同，而氧原子却有两种成键方式。
4－1 写出X、Y的最简式，给出推理过程。

X的最简式；NaBH8O7 Y的最简式；NaBH2O4 (各1分；写成水合物也可)
推理过程： Na B H O
14.90/23.0 = 0.648 7.03/10.8 = 0.651 5.24/1.008= 5.20 72.83/16.0=4.55
1 1 8 7
X变成Y是脱水过程。X为NaBH2O4·3H2O, 则Y中Na的质量百分数为23/99.8 = 0.23
（若X是NaBO3·4H2O，则Y中Na的质量分数为23/81.8=0.28 不符合题意。） (1分)

4－2 用最恰当的视角画出Z2-离子的立体结构（原子用元素符号表示，共价键用短线表示）。
(5分； 不写“2－”不扣分。)
参考图形：

第5题（6分） 下图是一种正在投入生产的大型蓄电系统。左右两侧为电解质储罐，中央为电池，电解质通过泵不断在储罐和电池间循环；电池中的左右两侧为电极，中间为离子选择性膜，在电池放电和充电时该膜可允许钠离子通过；放电前，被膜隔开的电解质为Na2S2和NaBr3，放电后，分别变为Na2S4和NaBr。

5－1 左、右储罐中的电解质分别为；
左 ：NaBr3/NaBr（1分；只写一种也可）右 : Na2S2/Na2S4 （1分；只写一种也可）
5－2 写出电池充电时，阳极和阴极的电极反应。
阳极：3NaBr –2e- = NaBr3 + 2Na+ (1分) 阴极：Na2S4+2Na++2e-=2Na2S2 (1分)
5－3 写出电池充、放电的反应方程式。
(1分)
5－4 指出在充电过程中钠离子通过膜的流向。
Na+ 的流向为从左到右。（1分）

第6题（12分） 2003年3月日本筑波材料科学国家实验室一个研究小组发现首例带结晶水的晶体在5K下呈现超导性。据报道，该晶体的化学式为 Na0.35CoO2 • 1.3H2O，具有……-CoO2-H2O-Na-H2O-CoO2-H2O-Na-H2O-……层状结构；在以“CoO2”为最简式表示的二维结构中，钴原子和氧原子呈周期性排列，钴原子被4个氧原子包围，Co-O键等长。
6－1 钴原子的平均氧化态为 + 3.65 。(1分；不写“＋”给0.5分)
6－2 以 代表氧原子，以 代表钴原子，画出CoO2层的结构，用粗线画出两种二维晶胞。可资参考的范例是：石墨的二维晶胞是下图中用粗线围拢的平行四边形。
、或或
（画出1种晶胞给6分，画出2种晶胞给9分）
画成不符合化学式者如：，
不是同一形状平行四边形的最小体积者以及不符合平移特征的图形均不得分。
6－3 据报道，该晶体是以Na0.7CoO2为起始物，先跟溴反应，然后用水洗涤而得到的。写出起始物和溴的反应方程式。
Na0.7CoO2 + 0.35/2 Br2 = Na0.35CoO2 + 0.35 NaBr (2分; 未配平不给分。)

第7题（5分） 杜邦公司因发明了一项新技术而获得了2003年美国总统绿色化学奖。该技术利用基因工程将酵母菌的基因引入一种大肠杆菌，用来将葡萄糖发酵生成1.3-丙二醇。
7－1 在上述发酵过程中，葡萄糖首先转化为二羟基丙酮的一磷酸酯，随后转化为目标产物。该反应对于葡萄糖的原子利用率为 84 ％。原子利用率是目标产物的相对分子质量除以反应物相对原子质量之和乘以100％。（2分）
7－2 生产1.3-丙二醇的传统工艺是以石油为原料按下述路线进行的：石油→乙烯→环氧乙烷→3-羟基丙醛→1.3-丙二醇。获得3－羟基丙醛的反应在乙醚溶剂中进行，用钴催化剂或铑催化剂，温度80oC，压力107 Pa；后一反应用镍催化剂，温度80－120oC，压力1.6x107 Pa。对比之下，新工艺至少具有以下3种绿色化学特征：
原子利用率高，使用了可再生的植物资源，反应在温和条件下进行因而能耗低，不使用贵金属催化剂，不使用有机溶剂，有毒污染物排放少，反应在温和条件进行而不使用高压设备，……。 （共3分；每答出上列各点之一给1分。）

第8题（12分）
8－1（4分） 1摩尔高锰酸钾在240－300oC加热释放出19.2 g 氧气，写出反应方程式。
（已知K2MnO4 640oC分解，K3MnO4 800oC分解。）
5KMnO4 = K2MnO4 + K3MnO4 + 3MnO2 + 3O2 (4分)

8－2（3分） 咖啡因对中枢神经有兴奋作用，其结构式如下。常温下，咖啡因在水中的溶解度为2 g/100g H2O，加适量水杨酸钠[C6H4(OH)(COONa)]，由于形成氢键而增大咖啡因的溶解度。请在附图上添加水杨酸钠与咖啡因形成的氢键。
(3分) (不要求氢键的键角和方向，
但要求画在有孤对电子的氮原子上。)

8－3（2分） 阿司匹林结构式如下，难溶于水。若和适量柠檬酸三钠混合，即可增大溶解度。解释原因。

阿司匹林中的羧酸和柠檬酸根反应形成阿司匹林的钠盐。（2分）
（若写方程式表达得分相同，但必须配平。）

8－4（3分） 氯仿在苯中的溶解度明显比1,1,1-三氯乙烷的大，请给出一种可能的原因（含图示）。

(2分) CHCl3的氢原子与苯环的共軛电子形成氢键。(1分)
（若只写“氢键”给1分。）
第9题（6分） 钒是我国丰产元素，储量占全球11％，居第四位。在光纤通讯系统中，光纤将信息导入离光源1km外的用户就需用5片钒酸钇晶体（钇是第39号元素）。我国福州是全球钒酸钇晶体主要供应地，每年出口几十万片钒酸钇晶体，年创汇近千万美元（1999年）。钒酸钇是四方晶体，晶胞参数 a = 712 pm, c = 629 pm,密度d = 4.22 g/cm3，含钒25％，求钒酸钇的化学式以及在一个晶胞中有几个原子。给出计算过程。

钒酸钇的化学式： YVO4 (1分)
计算过程： YVO4的摩尔质量为203.8 g/mol; 钒的质量分数为50.9/203.8=025 合题意。
203.8/4.22 = 48.3 cm3/mol 四方晶胞的体积V= 7122X629X10-30cm3=3.18X10-22cm3 （1分）
48.3/6.02X1023= 8.02X10-23cm3 （1分）
3.18X10-22/8.02X10-23 = 3.97 ≈ 4 （1分）
一个晶胞中的原子数：4X6=24 （2分） （类似过程或步骤合并，得分相同）

第10题（12分） 美国Monsando公司生产了一种除草剂，结构如下图，酸式电离常数如下： pKa1 0.8, pKa2 2.3 , pKa3 6.0 , pKa4 11.0。与它配套出售的是转基因作物（大豆、棉花、玉米、油菜籽）的种子，转入了抗御该除草剂的基因，喷洒该除草剂后其他植物全部死光，唯独这些作物茁壮成长，由此该除草剂得名Roundup，可意译为“一扫光”。这四种转基因作物已在美国大量种植，并已向我国和巴西等国大量出口，但欧洲至今禁止进口。

10－1 Roundup为无色晶体，熔点高达200oC，根据如上结构式进行的分子间作用力（包括氢键）的计算，不能解释其高熔点。试问：Roundup在晶体中以什么型式存在？写出它的结构式。
（2分）（电荷符号不加圈也可）
10－2 加热至200~230oC，Roundup先熔化，后固化，得到一种极易溶于水的双聚体A，其中有酰胺键，在316oC高温下仍稳定存在，但在无机强酸存在下回流，重新转化为 Roundup。画出A的结构式。
(3分) （不要求侧链的键角）

10－3 Roundup的植物韧皮的体液的pH 约为8; 木质部和细胞内液的pH 为5~6。试写出Roundup后三级电离的方程式（方程式中的型体附加①②③④标注），并问：Roundup在植物轫皮液和细胞内液的主要存在型体（用你定义的①②③④表达）。提示：通常羧酸的电离常数介于磷酸的一、二级电离常数之间。
-
电离方程式：

（3分，每式1分)
植物轫皮液的主要型体： ③ (1分) 细胞内液的主要型体：②（和③）（1分）

10－4 只有把Roundup转化为它的衍生物，才能测定它的pK1，问：这种衍生物是什么?

这种衍生物是Roundup的强酸盐。（2分）（答盐酸盐等也可）

第11题（10分） 某烯烃混合物的摩尔分数为十八碳-3,6,9-三烯 9%, 十八碳-3,6-二烯 57％，十八碳-3-烯 34％。
11－1 烯烃与过氧乙酸可发生环氧化反应，请以十八碳-3,6,9-三烯为例，写出化学反应方程式。
C2H5-CH=CH-CH2-CH=CH-CH2-CH=CH-C8H17 + 3CH3COOOH
= C2H5-CH－CH-CH2-CH－CH-CH2-CH－CH-C8H17 + 3CH3COOH (2分)
O O O

11－2 若所有的双键均被环氧化，计算1摩尔该混合烯烃需要多少摩尔过氧乙酸。
1摩尔十八碳三烯环氧化需3摩尔过氧乙酸；1摩尔十八碳二烯环氧化需2摩尔过氧乙酸；1摩尔
十八烯环氧化需1摩尔过氧乙酸，因此：1摩尔混合烯完全过氧化需过氧乙酸：
0.09X3 +0.57X2 +0.34X1 = 1.75 mol (2分)

11－3 若上述混合烯烃中只有部分不饱和键环氧化，请设计一个实验方案，用酸碱滴定法测定分离后产物的环氧化程度：简述实验方案；写出相关的反应方程式和计算环氧化程度（％）的通式。

实验方案： 用已知过量的氯化氢（n/mol）与环氧化并经分离后的混合烯烃反应，反应完
成后，用已知浓度的氢氧化钠标准溶液（c/mol·L-1）滴定反应剩余的酸，记录滴
定终点氢氧化钠溶液的体积（V/mL）。 （2分；若未写“分离后”，扣1分）
相关方程式： R-CH－CH-R’ + HCl = R-CH－CH-R’
O HO Cl （写出此式即得满分）
NaOH + HCl = NaCl + H2O （2分）
计算式： 环氧化程度（％） ＝ [(n-cV/1000)/1.75]X100% （写出此式即得满分）
设x,y,z分别为三烯、二烯和单烯的摩尔分数，则计算通式为：
环氧化程度（％）＝[(n-cV/1000)/(3x+2y+z)]X100% （2分）

第12题（12分） 中和1.2312 g平面构型的羧酸消耗18.00 mL 1.20 mol/L NaOH溶液，将该羧酸加热脱水，生成含碳量为49.96％的化合物。确定符合上述条件的摩尔质量最大的羧酸及其脱水产物的结构式，简述推理过程。
羧酸的结构式： 脱水产物的结构式；
（每式3分，共6分。）
推理过程：（6分，参考答案如下, 分值的大致分配：n=1,2,3,4,5,6各占1分。
其他符合逻辑的应答也可，不完整应扣分。）
设羧酸为n元酸，则：
羧酸的摩尔质量为M = 1.2312 g/[(1.20 mol/LX18.00 mL/1000)/n] = 57n g/mol
羧基（COOH）的摩尔质量为45 g/mol, 对于n元酸，n个羧基的摩尔质量为45n g/mol，
n元酸分子中除羧基外的基团的摩尔质量为(57－45)Xn=12n, n=1,2,3,4……，
该基团只能是n个碳原子才能保证羧酸的摩尔质量为57n g/mol。
对于一元酸：n=1, 结构为：C-COOH ，不存在。
对于二元酸：n=2，结构为 HOOC-C≡C-COOH （尚非最大摩尔质量平面结构）
对于三元酸：n=3, 无论3个碳呈链状结构还是三元环结构，都不存在。
对于四元酸：n=4，结构为：
或