2022年中国化学会全国高中学生化学竞赛省级赛区备用试题.doc

中华人民共和国化学会高中学生化学竞赛（省级赛区）备用试题
及答案和评分原则
（10月9日 9：00 - 12：00合计3小时）
l 竞赛时间3小时。迟到超过半小时者不能进考场。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，及时起立撤离考场。
l 试卷装订成册，不得拆散。所有解答必要写在指定方框内，不得用铅笔填写。草稿纸在最后一页。不得持有任何其她纸张。
l 姓名、报名号和所属学校必要写在首页左侧指定位置，写在其她地方者按废卷论处。
l 容许使用非编程计算器以及直尺等文具。
相对原子量（略）
第1题（12分）将H2O2慢慢加入到SbF5HF溶液中得一白色固体A，A是一种盐类，其阴离子呈八面体构造。
1-1 A构造简式 [H3O2]+[SbF6]- 　 (2分)，生成A化学方程式 H2O2+HF+SbF5=[H3O2]+[SbF6]- 　　(1分)。
1-2 A不稳定，能定量分解，B是产物之一，其中亦具有八面体构造，B构造简式为[H3O]+[SbF6]- (2分)。
1-3 若将H2S气体通入SbF5HF溶液中，则得晶体C，C中仍具有八面体构造，写出C构造简式 [SH3]+[SbF6]- (2分)。生成C化学反映方程式是H2S+HF+SbF5=[SH3]+[SbF6]- 　　　(1分)。
1-4 将H2O2滴入液氨中得白色固体DD是一种盐，具有正四周体构造，写出D构造式[NH4]+[HOO]- (2分) 和生成反映方程式 H2O2+NH3=[NH4]+[HOO]- 　　　　(1分)
1-5 比较H2O2和H2S性质异同 H2O2既是酸又是碱，H2S是一种碱　　（1分）。
第2题（12分）锂电池由于其安全可靠性能，体积小、质量轻、高效能及可逆等卓越品质被广泛应用于移动电话、笔记本电脑、数码相机等便携式电子器材中。 下图为锂电池工作原理图，阴极材料由LiMO2 (M=Co，Ni，V，Mn)构成，阳极材料由石墨构成，阴、阳两极之间用半透膜隔开，充电时锂离子由阴极向阳极迁移，放电时则相反，电池可体现为:
(-)Cn/LiClO4/LiMO2(+)

2-1 写出锂电池充放电时可逆电极反映。
Cathode： LiMO2=Li1-xMO2+xLi++xe
Anode： nC+xLi++xe=LixCn
正反映为充电、逆反映为放电反映。 （4分）
2-2 根据上图所示LiMO2尖晶石构造，写出氧堆积方式，并指出Li和M占据何种空隙，画出以氧为顶点一种晶胞。
O：立方面心密堆积； Li和M占据八面体空隙； （1分）
以氧为顶点一种晶胞体现如下:
（2分）
2-3 锂离子在阳极与石墨形成固体混合物，试推测并画出锂离子嵌入石墨也许构造。
（3分）
2-4 初期阳极材料用是锂金属，试指出锂金属作阳极材料局限性，并阐明还可以用什么物质替代石墨作阳极材料?
锂活泼，易与电解质反映，形成锂枝状晶体，导致电池被侵蚀或爆炸。 （1分）
还可用低熔点金属如Si，Bi，Pb，Sn，Cd等与锂掺杂形成金属合金，或用电解质如液体电解质LiPF6，LiBF6，LiAsF6及LiOSO2CF3(用有机溶剂不能含水)，以及固体电解质等。
（1分）
第3题（10分）固体发光材料是一种能将激发能量转变为可见光固体物质。在基质中掺入杂质，含量可达千分之几或百分之几，可调节发光效率、余辉及发光光谱。如在刚玉Al2O3基质中掺入0.05~1.0%Cr3+及在Y2O3基质中掺入Eu3+等均可制成固体发光材料。
3-1 推测Al2O3基质中掺入Cr3+发光原理。
Al3+和O2-是满壳层电子构造，能隙大，电子不易激发，故无色； （2分）
掺入Cr3+是过渡金属，具有3d电子，在晶体中置换某些Al3+形成较低激发态能级，两个强吸取带分别吸取黄绿色及蓝色光，只有红光透过，因而掺Cr3+刚玉呈绚丽红色，称为红宝石。 （3分）
3-2 Y2O3属立方晶系，将Y2O3立方晶胞分为8个小立方体，Y在小立方体面心和顶点，O位于小立方体内四周体空隙，画出这样四个小立方体，指出Y和O配位数。
（4分）
YO配位数为6，OY配位数为4。 （1分）
第4题（8分）本题波及4种构成不同配合物，它们都是平面正方形构造。
4-1 PtCl2·2KCl水溶液与二乙硫醚（Et2S）反映（摩尔比1：2）得到两种构造不同黄色配合物，该反映化学方程式和配合物立体构造是：
PtCl2·2KCl+2Et2S=[Pt(Et2S)2 Cl2]+2KCl （2分）
构造：顺式　　　　　　　 反式　　　（各0.5分）
4-2 PtCl2·2KCl水溶液与足量Et2S反映获得配合物为淡红色晶体，它与AgNO3反映（摩尔比1：2）得到两种构成不同配合物，写出上述两个反映化学方程式
2PtCl2·2KCl +4Et2S=[Pt(Et2S)4][PtCl4] +4KCl 　(3分)
[Pt(Et2S)4][PtCl4] +2AgNO3=Ag2[PtCl4]+ [Pt(Et2S)4](NO3)2 　(2分)
第5题（10分）氯化钯是一种重要催化剂，在石油化工和汽车尾气转化中应用广泛，从工业废料中提取钯一般得到物料是二氯二氨合钯，然后再用复杂工艺得到氯化钯，并且环境污染严重，转化率低。有人报道制取新工艺，过程较简朴，无污染，直收率99%，产品纯度＞99.95%。
5-1 在二氯二氨合钯中加入一定量水和盐酸，加热至100℃得澄清溶液A。写出该反映化学方程式：
Pd(NH3)2Cl2+2HCl=(NH4)2[PdCl4]　　（2分）
5-2 于上述A热溶液中加入一定量氯酸钠溶液，继续加热溶液有气体逸出，得溶液B，写出该反映化学方程式，此时钯以何形式存在？
6ClO3-+10NH4+=3Cl2+5N2+18H2O+4H+　　（2分）
钯以H2PdCl4形式存在 （1分）
5-3在溶液B中加入10%NaOH溶液调节pH＝10，保持溶液温度在100℃左右得沉淀C。如溶液PH＞10，上清液中钯含量升高。分别写出溶液B中生成沉淀C及上清液中钯量又升高化学反映方程式。
H2PdCl4+4NaOH=Pd(OH)2¯+4NaCl+2H2O　（2分）
过量NaOH与某些Pd(OH)2发生反映：
Pd(OH)2+2 NaOH＝Na2[Pd(OH)4]　　　（2分）
5-4在C中加入浓盐酸加热至100℃浓缩直至蒸干，再在120℃下烘5小时。写出发生化学反映方程式
Pd(OH)2+2HCl= PtCl2+2H2O　　　　（1分）
第6题（10分）
2-(对-异丁基苯基)丙酸 或：布洛芬 （1分）
6-1 给出下列四种化合物化学名称
A A名称

B

2,4-戊二酮 或：乙酰丙酮 （1分）
B名称
C
α-甲基丁二酰亚胺 （1分）
C名称
D
丙酮缩乙二醇 （1分）
D名称

6-2写出下列每步反映重要产物（A、B、C）构造式

A （2分）

B （2分）

C （2分）

第7题（10分）20世纪60年代，化学家发现了一类酸性比100%硫酸还要强酸称之为魔酸，其酸性强至可以将质子予以δ受体，CF3SO3H就是其中常用魔酸之一。
7-1 试写出CH3CH3与CF3SO3H也许反映式。
（2.5分）
（2.5分）
(生成二电子三中心键)
7-2 以上反映所得产物活性均很高，及时发生分解，试写出分解后来所得到所有也许产物。

(1分) (1分)

(1分) (1分) (1分)

第8题（8分）熵是由德国物理学家克劳休斯于1865年初次提出一种重要热力学概念。记录物理学研究表白，熵是系统混乱度量度。熵增长原理数学体现式是：(ds)U,V≥0。其物理意义是：一种孤立系统自发过程总是朝着熵增长方向进行，即从有序走向无序。而生命发生、演化及成长过程都是从低档到高档、从无序到有序变化。这样看来把熵增长原理应用到生命科学中似乎是不也许。
8-1 熵增长原理与达尔文进化论与否矛盾?阐明理由。
熵增长原理合用于孤立系统，而生命系统是一种开放系统，生物进化是一种熵变过程，生物复杂性（种群系）与熵有关，生物进化谱系越复杂，熵值就越大。生物组织化（个体构造）与信息有关。谱系复杂化分支衍生带来更大进化突变空间，但是由于生物遗传制约作用，使实际产生状态数（种类数）比更大也许产生状态数少，即实际熵比更大也许熵小。一种进化生物系列在合适环境条件下，复杂性（熵）将与组织化（信息）同步增长。因而，生物进化必然构造是种类越来越多，构造也越来越高档，实际熵与最大也许熵差也越来越大。从这个角度看，熵增长原理与达尔文进化论不矛盾。 （4分）
8-2 初期肿瘤患者可以治愈，而晚期癌症患者肿瘤想要治愈是主线不也许，用熵增长原理解释其因素。
肿瘤发生实质就是在某一时刻机体系统发生了变速熵增过程，机体对肿瘤产生克制能力大大削弱，肿瘤发生率在此过程会提高诸多，从而导致肿瘤发生。由于肿瘤患者癌细胞在体内扩散，影响着人体熵增速率，使机体时常处在变速熵增不可逆过程，即人体内肿瘤发生一旦达到了一定混乱度，这种状况是不可逆，故晚期癌症患者肿瘤想要治愈是主线不也许。而初期肿瘤患者可以治愈是由于熵增长原理不合用于质点数很小系统。几种肿瘤细胞相对于人体这个大系统来说，质点数很少，对于人体还不至于构成威胁。因此对于肿瘤研究，避免是核心。要防治肿瘤发生，就要制止熵增不可逆过程发生。 （4分）
第9题（12分）维生素C又称抗坏血酸，广泛存在于水果、蔬菜中，属于外源性维生素，人体不能自身合成，必要从食物中摄取。其化学式为C6H8O6，相对分子量为176.1，由于分子中烯二醇基具有还原性，能被I2定量地氧化成二酮基，半反映为：
C6H8O6 = C6H6O6 + 2H+ + 2e j y = 0.18 V
因而，可以采用碘量法测定维生素C药片中抗坏血酸含量。具体实验环节及成果如下：
（1）精确移取0.01667 mol/LK2Cr2O7原则溶液10.00 mL于碘量瓶中，加3 mol/L H2SO4溶液10 mL，10% KI溶液10 mL，塞上瓶塞，暗处放置反映5 min，加入100 mL水稀释，用Na2S2O3原则溶液滴定至淡黄色时，加入2 mL淀粉溶液，继续滴定至溶液由蓝色变为亮绿色。平行三次实验，消耗Na2S2O3原则溶液平均体积为19.76 mL。
（2）精确移取上述Na2S2O3原则溶液10.00 mL于锥瓶中，加水50 mL，淀粉溶液2 mL，用I2原则溶液滴定至蓝色且30 s不褪。平行三次实验，消耗I2原则溶液平均体积为10.15 mL。
（3）精确称取0.2205 g维生素C粉末（维生素C药片研细所得）于锥瓶中，加新煮沸过并冷却蒸馏水100 mL，2 mol/L HAc溶液10 mL，淀粉溶液2 mL，及时用I2原则溶液滴定至蓝色且30 s不褪，消耗12.50 mL。
（4）反复操作环节（3），称取维生素C粉末0.2176 g，消耗I2原则溶液为12.36 mL；称取维生素C粉末0.2332 g，消耗I2原则溶液为13.21 mL。
根据以上实验成果计算出该维生素C药片中所含抗坏血酸质量分数。
计算过程：先计算出Na2S2O3原则溶液浓度；然后用Na2S2O3原则溶液标定I2原则溶液浓度；再根据I2原则溶液浓度计算抗坏血酸质量分数。
计算成果：Na2S2O3原则溶液浓度为0.05062 mol/L； （4分）
I2原则溶液浓度为0.02494 mol/L； （4分）
抗坏血酸质量分数平均值为0.2491； （4分）

第10题（8分）有一固体化合物A(C14H12NOCl)，与6mol/l盐酸回流可得到两个物质B(C7H5O2Cl)和C(C7H10NCl)。B与NaHCO3溶液反映放出CO2。C与NaOH反映后，再和HNO2作用得黄色油状物，与苯磺酰氯反映生成不溶于碱沉淀。当C与过量CH3Cl加热反映时，得一带有芳环季铵盐。推出A、B、C也许构造式。
A

氯在邻，对，间三种位置，共三种(共3分，每式1分)
(共3分，每式1分)
B

氯在邻，对，间三种位置，共三种(共3分，每式1分)
C

(2分)