中国化学会第21届()全国高中学生化学竞赛(省级赛区)试题和答案

（省级赛区）试题

（时间：3小时  满分：100分）

通常，硅不与水反应，然而，弱碱性水溶液能使一定量的硅溶解，生成Si(OH)4。

1．已知反应分两步进行，试用化学方程式表示上述溶解过程。

早在上世纪50年代就发现了CH5＋的存在，人们曾提出该离子结构的种种假设，然而，直至1999年才在低温下获得该离子的振动－转动光谱，并由此提出该离子的如下结构模型：氢原子围绕着碳原子快速转动；所有C－H键的键长相等。

2．该离子的结构能否用经典的共价键理论说明？简述理由。

3．该离子是（     ）

A  质子酸    B  路易斯酸    C  自由基    D  亲核试剂

2003年5月报道，在石油中发现一种新的烷烃分子，因其结构类似于金刚石，被称为“分子钻石”，若能合成，有可能用作合成纳米材料的理想模板。该分子的结构简图如下：

4．该分子的分子式为        ；

5．该分子有无对称中心？        ；

6．该分子有几种不同级的碳原子？        ；

7．该分子有无手性碳原子？        ；

8．该分子有无手性？        。

第题（6分）

羟胺和用同位素标记氮原子（N*）的亚在不同介质中发生反应，方程式如下：

NH2OH＋HN*O2→A＋H2O    NH2OH＋HN*O2→B＋H2O

A、B脱水都能形成N2O，由A得到N*NO和NN*O，而由B只得到NN*O。

请分别写出A和B的路易斯结构式。

第题（10分）

X－射线衍射实验表明，某无水MgCl2晶体属三方晶系，呈层型结构，氯离子采取立方最密堆积（)，镁离子填满同层的八面体空隙；晶体沿垂直于氯离子密置层的投影图如下。该晶体的六方晶胞的参数：a＝363.63pm，c＝1766.63pm；晶体密度ρ＝2.35g·cm－3。

1．以“□”表示空层，A、B、C 表示Cl－离子层，a、b、c表示Mg2＋离子层，给出该三方层型结构的堆积方式。

2．计算一个六方晶胞中“MgCl2”的单元数。

3．假定将该晶体中所有八面体空隙皆填满Mg2＋离子，将是哪种晶体结构类型? 

第题（7分）

化合物A是一种热稳定性较差的无水的弱酸钠盐。用如下方法对其进行分析：将A与惰性填料混合均匀制成样品，加热至400℃，记录含A量不同的样品的质量损失（%），结果列于下表：

第题（分）

甲苯与干燥氯气在光照下反应生成氯化苄，用下列方法分析粗产品的纯度：称取0.255g样品，与25mL 4mol·L－1氢氧化钠水溶液在100mL圆底烧瓶中混合，加热回流1小时；冷至室温，加入50mL 20%后，用25.00mL 0.1000mol·L－1银水溶液处理，再用0.1000mol·L－1 NH4SCN水溶液滴定剩余的银，以硫酸铁铵为指示剂，消耗了6.75mL。

1．写出分析过程的反应方程式。

2．计算样品中氯化苄的质量分数（%）。

3．通常，上述测定结果高于样品中氯化苄的实际含量，指出原因。

4．上述分析方法是否适用于氯苯的纯度分析？请说明理由。

第题（12分）

在给定实验条件下，一元弱酸HA在苯(B)和水(W)中的分配系数KD＝[HA]B/[HA]W＝1.00。

已知水相和苯相中HA的分析浓度分别为3.05×10－3和3.96×10－3mol·L－1。在水中，HA按HAH＋＋A－解离，Ka＝1.00×10－4；在苯中，HA发生二聚：2HA（HA）2。

1．计算水相中各物种的浓度及pH。

2．计算化合物HA在苯相中的二聚平衡常数。

3．已知HA中有苯环，l.00g HA含3.85×1021个分子，给出HA的化学名称。

4．解释HA在苯中发生二聚的原因，画出二聚体的结构。

第题（8分）

KClO3热分解是实验室制取氧气的一种方法。KClO3在不同条件下热分解结果如下：

②K(s)＋1/2Cl2(g)＋3/2O2(g)＝KClO3(s)  ΔHΘ(2)＝－398kJ·mol－1

③K(s)＋1/2Cl2(g)＋2O2(g)＝KClO4(s)    ΔHΘ(3)＝－433kJ·mol－1

1．根据以上数据，写出上述三个体系对应的分解过程的热化学方程式。

2．用MnO2催化KClO3分解制得的氧气有轻微的刺激性气味。推测这种气体是什么，并提出确认这种气体的实验方案。

第题（4分）

用下列路线合成化合物C：

反应结束后，产物中仍含有未反应的A和B。

1．请给出从混合物中分离出C的合理操作步骤；简述操作步骤的理论依据。

2．生成C的反应属于哪类基本有机反应类型？

第题（10分）

根据文献报道，醛基可和双氧水发生如下反应：

为了合成一类新药，选择了下列合成路线：

1．请写出A的化学式；画出B、C、D和缩醛G的结构式。

2．由E生成F和由F生成G的反应分别属于哪类基本有机反应类型。

3．请画出化合物G的所有光活异构体。

第题（12分）

尿素受热生成的主要产物与NaOH反应，得到化合物A（三钠盐)。A与氯气反应，得到化合物B，分子式C3N3O3Cl3。B是一种大规模生产的化工产品，全球年产达40万吨以上，我国年生产能力达5万吨以上。B在水中能持续不断地产生次氯酸和化合物C，因此广泛用于游泳池消毒等。

1．画出化合物A的阴离子的结构式。

2．画出化合物B的结构式并写出它与水反应的化学方程式。

3．化合物C有一个互变异构体，给出C及其互变异构体的结构式。

4．写出上述尿素受热发生反应的配平的化学方程式。

第题（9分）

石竹烯（Caryophyllene，C15H24)是一种含有双键的天然产物，其中一个双键的构型是反式的，丁香花气味主要是由它引起的。可从下面的反应推断石竹烯及其相关化合物的结构。

反应1：石竹烯C15H28

反应2：石竹烯＋HCHO

反应3：石竹烯C（C15H26O）

反应4：C（C15H26O）

石竹烯的异构体——异石竹烯在反应1和反应2中也分别得到产物A和B，而在经过反应3后却得到了产物C的异构体，此异构体在经过反应4后仍得到了产物D。

1．在不考虑反应生成手性中心的前提下，画出化合物A、C以及C的异构体的结构式；

2．画出石竹烯和异石竹烯的结构式；

3．指出石竹烯和异石竹烯的结构差别。

郑重声明：本试卷的版权属中国化学会所有

答案及评分标准

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