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中国化学会2005年全国高中学生化学竞赛(省级赛区)试题

及答案和评分标准

(2005年9月11日9:00-12:00共计3小时)

号12345678910总

分9121068138121210100得

分评卷人竞赛时间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,立即起立撤离考场.

试卷装订成册,不得拆散.所有解答必须写在指定的方框内,不得用铅笔填写.草稿纸在最后一页.不得持有任何其他纸张.

姓名,报名号和所属学校必须写在首页左侧指定位置,写在其他地方者按废卷论处.

允许使用非编程计算器以及直尺等文具.

第1题(9分)用α粒子撞击铋-209合成了砹-211.所得样品中砹-211的浓度<,10-8mol/L,砹-211足以研究化学性质.写出合成砹的核反应方程式.(2分)

已知室温下用CCl4萃取I2的分配系数为cI2(CCl4)/cI2(H2O)等于84,预计用CCl4萃取AtI的分配系数cAtI(CCl4)/cAtI(H2O)<,84(填>,,<,或等于),理由是AtI是极性分子(1.5分).

已知I2+I---------AtI+2I2+5Ag++3H2O等于5AgI+AtO3--

第2题(12分)为纪念1905年爱因斯坦连续发表6篇论文导致物理学大变革100周年,今年被定为国际物理年.本题涉及的"热电效应"机理也是爱因斯坦首先阐释的,即他提出的被后人称为"爱因斯坦振荡器"的独立振荡原子与温度关系的模型.

左上图是热电效应之一的图解.给出图中所有英文单词(或词组)及物理学符号的意义,并为此图写一篇不超过200字(包括标点符号等)的说明文.

input——输入hot——热(端)cold——冷(端)heatflow——热流

I——电流强度n——n型半导体p——p型半导体i+——正电流(各0.25分)

向热电材料构成的半导体的n-p结的远端输入外电流,半导体发生空穴导电,电流流经n-p结时发生复合,外电流输入的能量转化为热流,使n-p结的温度越来越低,而其远端的温度越来越高,即有类似冰箱制冷的效应.

(4分)

右上图是化学家合成的能实现热电效应的一种晶体的晶胞模型.图中的大原子是稀土原子,如镧,小原子是周期系第五主族元素,如锑,中等大小的原子是周期系VIII族元素,如铁.按如上结构图写出这种热电晶体的化学式.给出计算过程.提示:晶胞的6个面的原子数相同.设晶体中锑的氧化态为-1,镧的氧化态为+3,问:铁的平均氧化态多大

化学式LaFe4Sb12(2分)(写La2Fe8Sb24扣1分)铁的氧化态9/4等于2.25(1分)

计算化学式的过程如下:晶胞里有2个La原子(处于晶胞的顶角和体心),有8个Fe原子(处于锑形成的八面体的中心),锑八面体是共顶角相连的,平均每个八面体有6/2等于3个锑原子,晶胞中共有8个八面体,8x3等于24个锑原子,即:La2Fe8Sb24.其他合理过程也可.(3分)

第3题(10分)等摩尔的丙酮和过氧化氢混合,在盐酸催化下生成白色粉末A和水,反应进行完全,产物分子总数是反应物分子总数的2/3.A在撞击,摩擦和加热时发生爆炸,被称为熵炸弹.

A分子中氧的化学环境相同.画出A的立体结构(H原子不必画出).

A发生爆炸生成丙酮等物质,并不燃烧起火.写出爆炸的反应方程式.

为什么A被称为"熵炸弹"

合成A是十分危险的,不慎会在合成时瞬即发生爆炸,例如,温度稍高,反应将生成A的同系物B,B的相对分子质量为A的2/3.画出B的结构,B比A更容易爆炸,应如何从结构上理解(注:在H2O2分子中的H—O—O夹角约95oC,面夹角约112oC.)

3-1

参考图:(注:分子中C-O-O-C不在一个平面上)(4分)

C9H18O6等于3+O3(或3/2O2)(2分)

爆炸反应不是燃烧反应,能量改变不大,是由于生成大量气态小分子导致的熵增加效应,因而称为"熵炸弹".(1分)

参考图:B是双聚分子,分子的六元环不能满足过氧团的正常键角(C-O-O-C面间角和C-O-O键角)&

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第4题(6分)本题涉及3种组成不同的铂配合物,它们都是八面体的单核配合物,配体为OH-Cl-4-1PtCl4·5H2O的水溶液与等摩尔NH3反应,生成两种铂配合物,反应式为:

2H2[PtCl4(OH)2]+2NH3等于(NH4)2[PtCl6]+H2[PtCl2(OH)4]

或H2[PtCl6]+(NH4)2[PtCl2(OH)4]或NH4H[PtCl6]+NH4H[PtCl2(OH)4](3分)

4-2BaCl2·PtCl4和Ba(OH)2反应(摩尔比2:5),生成两种产物,其中一种为配合物,该反应的化学方程式为:2Ba[PtCl6]+5Ba(OH)2等于2Ba[PtCl(OH)5]+5BaCl2(3分)

第5题(8分)气态废弃物中的硫化氢可用下法转化为可利用的硫:配制一份电解质溶液,主要成分为:K4[Fe(CN)6](200g/L)和KHCO3(60g/L),通电电解,控制电解池的电流密度和槽电压,通入H2S气体.写出相应的反应式.

已知:φ((Fe(CN)63--φ(H+/H2)~-φ(S/S2-)~----------13分)写出下列反应的每步反应的主产物(A,B,C)的结构式,若涉及立体化学,请用Z,E,R,S

B是两种几何异构体的混合物.

AB和C对应于E式

E-Z-和

对应于Z-式

A式1分,B式4分(每式1分,标示各1分),C式8分(每式1分,标示各0.5分)

对应错误或标示错误均不得分.

第7题(8分)

7-1给出下列四种化合物的化学名称:

B.

A的名称:N,N-二甲基甲酰胺B的名称:乙二醇二甲醚

C.D.每个0.5分

C的名称D的名称:二甲亚砜总2分

或2氧代四氢吡咯

7-2常用上述溶剂将芳香烃和丁二烯等化工原料从石油馏分中抽提出来,请简要说明它们的作用原理.

芳香烃和丁二烯等有离域π键,分子中的电子容易被这些极性溶剂诱导极化,因而溶解于其中,使它们与烷烃分离.(3分)

7-3选出下列顺磁性物种(用物种前面的字母表示):

A.Cr(H2O)62+B.Fe(CO)5C.N2O-ON2D.[N(C6H4OCH3)3]+

顺磁性物种是:A,D.(3分)(1分)LiCl和KCl同属NaCl型晶体,其熔点分别为614℃和776℃.Li+,K+和Cl-的半径分别为76pm,133pm和181pm.在电解熔盐LiCl以制取金属锂的生产工艺中,加入适量的KCl晶体,可使电解槽温度下降至400℃,从而使生产条件得以改善.

化学竞赛论文怎么写
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简要说明加入熔点高的KCl反而使电解温度大大下降的原因,

熔点降低效应,形成有低共熔点的二元体系,固相不互溶,在液相中产生混合.

(分:三者中答出任一者可得分)

有人认为,LiCl和KCl可形成固溶体(并画出了"固溶体的晶胞").但实验表明,液相LiCl和KCl能以任意比例混溶而它们的固相完全不混溶(即不能生成固溶体！).请解释在固相中完全不混溶的主要原因.

在固相中,离子呈周期性排列,对"相似相溶"的"相似条件"的要求比液相中严格得多.LiCl和KCl的结构型式相同,Li+和K+的电价相等,Li和K的电负性差别也有限.显然,两个组分在固相中完全不互溶源于Li+和K+的半径差别太大(2分,关键要回答出最后一句话)

写出计算LiCl和KCl两种晶体密度之比的表达式(须包),

(2分)

8-4在KCl晶体中,K+离子占据由Cl-离子围成的八面体空隙,计算相距ੌ

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