四川省高中学生化学竞赛预赛试题及参考答案

2004年四川省高中学生化学竞赛预赛试题

　　　　　　　　　  (本试卷满分100分,3小时完卷)

一、(15分)填空题(每空1分)

⒈在1-18号元素组成的化合物中具有三核10个电子的共价化合物是____________；具有三核20个电子的离子化合物是__________________。

⒉某元素的气态氢化物H_XR在某温度下分解为氢气和固体物质，在相同条件下体积为原来的1.5倍，分解前后气体的密度比为17：1，该元素原子核内中子数与质子数之差为1，该元素的符号为______，R原子核内中子数为______，R原子的电子排布式为________，R原子的最高氧化物的分子式为__________，其溶于水后生成物为　　　　　　　　 。

⒊由氨水和次氯酸盐溶液在弱碱性介质中反应可生成氯胺H₂NCl，分子结构类似于NH₃，H₂NCl分子的空间构型为__________________，电子式为_________________，H₂NCl中的氯的氧化数为________________。

⒋近几十年发展起来的关于超重元素核稳定性理论认为：当原子核中质子和中子数目达到某一“幻数”(奇异的、有魔力的数)时，这个核将是特别稳定的。在周期表中铀以前的元素中具有2、8、20、28、50、82个质子或中子的核是特别稳定的，中子数126也是一个重要的幻数。氦、氧、钙、铅的质子数和中子数都是幻数，具有这种双幻数的原子核更为稳定。科学家们用计算机算出下一个具有双幻数的元素将是含114个质子和184个中子的第114号元素X(称为超重元素)。若已知原子结构规律不发生变化，该元素X就是第________周期第_____________族元素，其最高氧化物的分子式为_________，再下一个具有双幻数的超重元素是质子数为164、中子数为318的164号元素Y，它应是第___________周期第________族元素。

二、(17分)写出下列有关化学反应方程式(每个方程式2分，填空1分)

⒈在H₂O₂作用下可实现Fe(CN)₆^3-与Fe(CN)₆^4-之间的相互转化，在酸性溶液中H₂O₂可使Fe(CN)₆^4-转化为Fe(CN)₆^3-；在碱性溶液里H₂O₂可使Fe(CN)₆^3-转化为Fe(CN)₆^4-。写出以上相互转化的离子方程式。

①酸性溶液中：　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　

②碱性溶液中：　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　

⒉哥伦比亚号航天飞机曾用金属铝粉和高氯酸铵混合物作固体燃料，当加热铝粉使其氧化可放出大量热，而使高氯酸铵分解产生大量气体作为航天飞机的推动力。试写出相关反应的化学方程式。

①_____________________________________________________________________

②_____________________________________________________________________

消耗1mol高氯酸铵可产生_________mol的气体。

　  　阿波罗宇宙飞船使用氢氧燃料电池为动力，电池反应为2H₂+O₂=2H₂O，以浓KOH溶液为电解质。写出电极反应式：

③负极_______________________________________________________

④正极_______________________________________________________

⒊1982年前联邦德国达姆塔特重离子研究中心的科学家用冷态聚变法经⁵⁸₂₆Fe轰击²⁰⁹₈₃Bi投篮109号元素，1984年该研究中心合成了第108号元素，它是在重离子加速器中用⁵⁸₂₆Fe轰击²⁰⁹₈₂Pb产生聚变合成的。写出含109、108号元素的核反应方程式。在元素的左上角、左下角分别标出其质量数和质子数。

①____________________________________________________________

②____________________________________________________________

三、(12分)某工厂生产中产生含Cr₂O₇^2-酸性工业废水。Cr是严重的致癌物质，绝不允许随意排放。一种治理含Cr₂O₇^2-酸性工业废水的方法是向废水中加入适当的NaCl，用Fe作电极进行电解，Cr₂O₇^2-被还原为Cr³⁺然后生成Cr(OH)₃沉淀除去，废水则可以达到排放标准。请回答下列问题：

⒈电解时发生的电极反应为：(各2分)

阳极反应：_____________________________________________________

阴极反应：_____________________________________________________

⒉写出Cr₂O₇^2-转变为Cr³⁺的离子方程式：(2分)

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　

⒊与Cr(OH)₃沉淀同时生成的沉淀还有_____________________。(2分)

⒋电解过程中这些沉淀是怎样产生的？(4分)

四、(10分)四氧化三铅俗名“铅丹”或“红丹”，化学式可以写为2PbO·PO₂，铅丹用于制造铅玻璃，由于它有氧化性，涂在钢材上有利于钢铁表面的钝化，其防锈效果好，所以被大量地用于油漆船舶和桥梁钢架。

　  　今欲测定某样品四氧化三铅含量，称取Pb₃O₄0.1000g，加酸溶解，得到含Pb²⁺的溶液，加热下用过量K₂Cr₂O₇将Pb²⁺沉淀为PbCrO₄，反应为

2Pb²⁺+Cr₂O₇^2-+H₂O=2PbCrO₄↓+2H⁺,

冷却后过滤洗涤，将PbCrO₄沉淀用HCl溶液溶解，加入过量KI，用0.1000mol·L^-1Na₂S₂O₃溶液滴定，终点时用去12.00mL。

⒈写出PbCrO₄沉淀溶解和滴定过程的化学方程式；（3分）

解：

⒉计算试样中Pb₃O₄的质量分数；（Pb₃O₄的相对分子质量为685.6）（4分）

解：

⒊用标准溶液滴定时应用指示剂？（1分）____________

⒋加入过量KI后，反应需在暗处放置5-10分钟，为了防止生成的I₂挥发，可选用何种仪器？(2分)___________

五、(18分)晶体的最小重复单位是晶胞，晶胞一般为平行六面体(立方晶格为立方体)。NaCl属立方面心晶格，在NaCl晶胞中8个顶点各有一个Na⁺(顶点处的微粒为8个晶胞共有)，6个面心处各有一个Na⁺(面心处的微粒为两个晶胞共有)，故我们说Na⁺形成立方面心晶格，而在该晶胞的12条棱的中点处各有一个Cl^-(棱心处的微粒为4个晶胞共有)，在该立方晶胞的体心处还有一个Cl^-(立方体内的微粒为一个晶胞独有)，故Cl^-也形成立方面心晶格。

⒈按上述微粒数的计算规则，则一个NaCl晶胞中有____个Na⁺，____个Cl^-。(每空1 分)

⒉KCl和NaCl的晶格型式相同。已知Na⁺离子的半径是Cl^-离子的0.5倍，而又是K⁺离子的0.7倍，计算：KCl晶胞和NaCl晶胞的边长之比；KCl和NaCl晶体的密度之比。(相对原子质量：K：39，Na：23，Cl：35.5)(4分)

解：

⒊将NaCl晶胞中的所有Cl^-去掉，并将Na⁺全部换成C原子，再在每两个不共面的“小立方体”中心处各放置一个C原子便构成了金刚石的一个晶胞，则一个金刚石的晶胞中有________个C原子。(1分)

⒋计算金刚石的密度。(已知C原子的半径为7.7×10^-11m，相对原子质量：12(4分)

⒌白硅石SiO₂属AB₂型共价键晶体。若将金刚石晶胞中的所有C原子换成Si原子，同时在每两个相邻的Si原子(距离最近的两个Si原子)中心联线的中点处增添一个O原子，则构成SiO₂晶胞，故SiO₂晶胞中有_______个Si原子，______个O原子，离O原子最近的Si原子有_______个，离Si原子最近的O原子有_______个。(每空1分)

⒍干冰(固态CO₂)属于分子晶体。若把每个CO₂分子抽象为一个质点(微粒)，则其晶胞也属于立方面心晶格，故一个干冰晶胞中有_________个CO₂，在干冰分子中，原子之间靠_________________结合，CO₂分子之间靠______________结合。(每空1分)

六、(16分)卤代烃和金属镁在乙醚中反应生成烷基卤代镁(RMgX)，称为格林试剂，它是重要的有机合成试剂，可与羰基化合物反应制醇，反应过程如下：

R－X　　　  RMgX　　　　　　　　　　　　　　　　　

现有乙烯和必要的无机原料合成3-甲基-3-戊醇，合成路线如下：

请写出A、B、C、D、E、F、G、H物质的结构简式：(每空2分)

A：___________________B：_____________________C：_________________________

D：___________________E：_____________________ F：_________________________

G：_________________________________ H：_________________________________

七、(12分)丙二酸二乙酯具有双重α-氢，呈现明显酸性，与卤代烃经下列步骤生成丙二酸类化合物，丙二酸类化合物不稳定，受热脱羧生成相应的一元羧酸：

⒈反应(Ⅰ)属_________反应，反应(Ⅱ)属__________反应。(每空1分)

⒉现取CH₃CH₂Br，依上述条件及过程可合成相应的稳定的一元羧酸A和B，请写出其结构简式。(每空2分)

　　A：_________________________，　 B：_______________________________

⒊如需合成稳定的一元羧酸△-COOH，所需溴代烃的结构简式为_______________，用此溴代烃还能合成稳定的二元羧酸A’和B’，其结构式为：(每空2分)

A’：_________________________，　B’：______________________________。

2004年四川省高中学生化学竞赛预赛试题参考答案

一、

1、H₂O　 LiHS或NaOH

2、P　 16　 1S²2S²2P⁶3S²3P³　 P2O5　 HPO₃(H₃PO₄)

3、三角锥形　　　　　　　　　　　　  +1

4、七　IVA  XO₂　八　 IVA

二、

1、2Fe(CN)₆^4-+H₂O₂+2H⁺====2Fe(CN)₆^3-+2H₂O

　 2Fe(CN)₆^3-+H₂O₂+2OH⁺====2Fe(CN)₆^4-+2H₂O+O₂↑

2、4Al+3O₂====2Al₂O₃　 2NH₄ClO₄^△4H₂O↑+2O₂↑+Cl₂↑+N₂↑

　 4　　　 2H₂+4OH^-→4H₂O(I)+4e^-　 　　O₂+2H₂O(I)+4e^-→4OH^-

3、⁵⁸₂₆Fe+²⁰⁹₈₃Bi→²⁶⁷₁₀₉M(或⁵⁸₂₆Fe+²⁰⁹₈₃Bi→²⁶⁶₁₀₉M+¹0n)

　 ⁵⁸₂₆Fe+²⁰⁹₈₂Pb→²⁶⁷108M(或⁵⁸₂₆Fe+²⁰⁹₈₂Pb→²⁶⁶₁₀₈M+¹₀n)

三、

1、Fe→Fe²⁺+2e^-　　　　　 2H⁺+2e^-→H₂↑

2、Cr₂O₇^2-+6Fe²⁺+14H⁺→2Cr³⁺+6Fe³⁺+7H₂O

3、Fe(OH)₃

4、答：电解过程中阴极附近由于H⁺在电极上还原，H₂O不断电离产生大量OH^-，OH^-与Fe³⁺、Cr3+生成Fe(OH)₃和Cr(OH)₃沉淀。

四、

1、解:(1)2PbCrO₄+2H⁺=2Pb²⁺+Cr₂O₇^2-+H₂O

　　　(2)Cr₂O₇^2-+6I^-+14H⁺=2Cr³⁺+3I₂+7H₂O

　　　(3)I₂+2S₂O₃^2-=2I^-+S₄O₆^2-

2、解：Pb₃O₄→3Pb²⁺→3/2Cr₂O₇^2-→3×3/2I₂→3×3/2×2S₂O₃^2-

　　　 Pb₃O₄%=91.41%

3、淀粉

4、碘量瓶

五、

1、4　 4

2、解：(1)已知r_Na+=0.5r_Cl-,r_Na+=0.7r_k+，于是可得：0.7r_k+=0.5rCl^-

　　　　故akCl :aNaCl =8:7=1.14

　　　 (2)由于NaCl:M_胞=4(23+35.5),p=M/VN_A，而V=aNaCl³

　　　　　　　 KCl:M’_胞=4(39+35.5),p’=M’/V’N_A，而V’=aKCl³

　　　　　 所以，p’:P =0.853

3、8　　4、ρ=3.54(g.cm^-3)　　5、8　16  2　4　　6、4　共价键　 范德华力

CH3CHO

CH3CH2OH

BrCH2CH3

六、A:　　　　　　　　　　　  B:　　　　　　　　　　 C:　　　　　　　　　　

			CH3CH2CH(CH3)OMgBr
	CH3CH2MgBr

　D:　　　　　　　　　  E:　　　　　　　　　　　　　  F:

　 G:　　　　　　　　　　　　　 H:

七、

1、取代　 取代

2、CH₃CH₂CH₂COOH　　

3、BrCH₂CH₂Br　　 HOOCCH₂CH₂CH₂CH₂CH₂CH₂COOH