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1、全国化学竞赛初赛试题与答案2008 年全国化学竞赛 (初赛 )试题第 1 题 (14 分 )1-1 EDTA 是乙二胺四乙酸的英文名称的缩写，市售试剂是其二水合二钠盐。 ( 1)画出 EDTA 二钠盐水溶液中浓度最高的阴离子的结构简式。2) Ca(EDTA) 2 溶液可用于静脉点滴以排除体内的铅。写出这个排铅反应的化学方程 式(用 Pb2+ 表示铅)。3)能否用 EDTA 二钠盐溶液代替 Ca(EDTA) 2 溶液排铅？为什么？1-2 氨和三氧化硫反应得到一种晶体，熔点 205oC ，不含结晶水。晶体中的分子有一个三重旋转轴，有极性。画出这种分子的结构式，标出正负极。1-3 Na2Fe(CN)

2、5(NO) 的磁矩为零，给出铁原子的氧化态。 Na2Fe(CN) 5(NO) 是鉴定 S2 的 试剂，二者反应得到紫色溶液，写出鉴定反应的离子方程式。111-4 CaSO4 ? 2H2O 微溶于水， 但在 HNO 3 ( 1 mol L 1)、HClO 4 ( 1 mol L 1)中可溶。 写出能够 解释 CaSO4 在酸中溶解的反应方程式。11-5 取质量相等的 2 份 PbSO4 (难溶物 )粉末，分别加入 HNO3 ( 3 mol L 1) 和 HClO4 ( 3 mol L 1)，充分混合， PbSO4在 HNO3 能全溶，而在 HClO 4中不能全溶。简要解释 PbSO4在 HNO

3、3 中溶解的原因。1-6 X 和 Y 在周期表中相邻 。 CaCO3 与 X 的单质高温反应，生成化合物 B 和一种气态氧化 物；B 与 Y 的单质反应生成化合物 C 和 X 的单质； B 水解生成 D；C 水解生成 E，E 水 解生成尿素。确定 B、C、D、 E、X 和 Y。第 2题 (5 分) 化合物 X 是产量大、应用广的二元化合物，大量用作漂白剂、饮水处理剂、 消毒剂等。 年产量达 300 万吨的氯酸钠是生产 X 的原料， 92%用于生产 X 在酸性水溶液中 用盐酸、二氧化硫或草酸还原。此外，将亚氯酸钠固体装柱，通入用空气稀释的氯气氧化， 也可生产 X。 X 有极性和顺磁性，不形成二聚

4、体，在碱性溶液里可发生歧化反应。2-1 写出 X 的分子式和共轭 键( nm )。2-2 分别写出上述用草酸还原和用氯气氧化生产 X 的反应方程式。2-3 写出上述 X 歧化反应的化学方程式。第 3 题 (4 分 ) 甲醛是一种重要的化工产品，可利用甲醇脱氢制备，反应式如下：CH 3OH(g) 催化剂， 700oC CH2O(g) + H2(g) rHm = 84.2 kJ mol-1 (1)向体系中通入空气，通过以下反应提供反应 (1) 所需热量：-1H2(g) + ?O 2(g) H2O(g) rHm =241.8 kJ mol-1 (2)要使反应温度维持在 700?C，计算进料中甲醇与空

5、气的摩尔数之比。已知空气中氧气的体积 分数为 0.20。第 4 题 (10 分) (CN)2 被称为拟卤素， 它的阴离子 CN 作为配体形成的配合物有重要用途。4-1 HgCl 2 和 Hg(CN) 2 反应可制得 (CN) 2, 写出反应方程式。4-2 画出 CN 、(CN) 2的路易斯结构式。4-3 写出 (CN)2 (g) 在 O2 (g) 中燃烧的反应方程式。4-4 298 K 下，(CN) 2 (g) 的标准摩尔燃烧热为 1095 kJ mol 1，C2H2 (g) 的标准摩尔燃烧热 为 1300 kJ mol 1，C2H2 (g) 的标准摩尔生成焓为 227 kJ mol 1，H2

6、O (l) 的标准摩尔生成焓 为 286 kJ mol 1，计算 (CN)2 (g) 的标准摩尔生成焓。4-CN ，写出化学方程式(漂5 (CN) 2在 300500 oC 形成具有一维双链结构的聚合物，画出该聚合物的结构。4-6 电镀厂向含氰化物的电镀废液中加入漂白粉以消除有毒的白粉用 ClO 表示)。第 5题 (5分) 1963年在格陵兰 Ika 峡湾发现一种水合碳酸钙矿物 ikaite。它形成于冷的海水中，温度达到 8oC即分解为方解石和水。 1994年的文献指出：该矿物晶体中的 Ca2+ 离子被氧原子包围， 其中 2个氧原子来自同一个碳酸根离子， 其余 6个氧原子来自 6个水分子。 它

7、的单斜晶胞的参数为： a = 887 pm, b = 823 pm, c = 1102 pm, = 110.2 ，密度 d = 1.83 g cm 3， Z = 4。5-1 通过计算得出这种晶体的化学式。8的为什么选取冰和二水合石膏作对比？实验结果说明什么？5-3 这种晶体属于哪种类型的晶体？简述理由。第 6 题 （11分） 在 900oC 的空气中合成出一种含镧、 钙和锰 （摩尔比 2 : 2 : 1） 的复合氧化物， 其中锰可能以 +2、+3、 +4 或者混合价态存在。为确定该复合氧化物的化学式，进行如下 分析：6-1 准确移取 25.00 mL 0.05301 mol L 1的草酸钠水溶

8、液，放入锥形瓶中，加入 25 mL 蒸馏 水和 5 mL 6 mol L 1的 HNO 3溶液，微热至 6070oC，用 KMnO 4溶液滴定，消耗 27.75 mL。 写出滴定过程发生的反应的方程式；计算 KMnO 4 溶液的浓度。6-2 准确称取 0.4460 g复合氧化物样品， 放入锥形瓶中， 加 25.00 mL上述草酸钠溶液和 30 mL 6 mol L 1 的 HNO 3 溶液，在 6070oC 下充分摇动，约半小时后得到无色透明溶液。用 上述 KMnO 4溶液滴定，消耗 10.02 mL 。根据实验结果推算复合氧化物中锰的价态，给 出该复合氧化物的化学式， 写出样品溶解过程的反应

9、方程式。 已知 La 的原子量为 138.9。第 7 题 （14 分） AX 4 四面体 （A 为中心原子，如硅、锗； X 为配位原子，如氧、硫 ） 在无机 化合物中很常见。四面体 T1 按下图所示方式相连可形成一系列“超四面体” （T2、T3 ）：7-17-2图中 T 1、T 2和T 3的化学式分别为 AX4、A4X10和 A 10X 20，推出超四面体 T4的化学式。分别指出超四面体 T3、T4 中各有几种环境不同的 X 原子，每种 X 原子各连接几个 原子？在上述两种超四面体中每种 X 原子的数目各是多少？7-3 若分别以 T1、T2、T3、T4为结构单元共顶点相连（顶点 X原子只连接两

10、个 A 原子），形 成无限三维结构，分别写出所得三维骨架的化学式。7-4 欲使上述 T3 超四面体连接所得三维骨架的化学式所带电荷分别为 +4、0 和 4，A 选Zn2+ 、In3+或 Ge4+，X 取 S2-，给出带三种不同电荷的骨架的化学式（各给出一种，结构单元中的离子数成简单整数比）第 8 题 （9 分） 由烷基镁热分解制得镁的氢化物。实验测定，该氢化物中氢的质量分数为 7.6%，氢的密度为 0.101 g cm 3，镁和氢的核间距为 194.8 pm 。已知氢原子的共价半径为 37pm， Mg 2+ 的离子半径为 72 pm。8-1 写出该氢化物中氢的存在形式，并简述理由。8-2 将上

11、述氢化物与金属镍在一定条件下用球磨机研磨，可制得化学式为 Mg2NiH 4 的化合物。 X-射线衍射分析表明，该化合物的立方晶胞的面心和顶点均被镍原子占据，所有 镁原子的配位数都相等。推断镁原子在 Mg 2NiH 4晶胞中的位置 （写出推理过程 ）。8-3 实验测定，上述 Mg 2NiH 4晶体的晶胞参数为 646.5 pm，计算该晶体中镁和镍的核间距。 已知镁和镍的原子半径分别为 159.9 pm 和 124.6 pm 。计算 Mg2NiH 4 的储氢8-4 若以材料中氢的密度与液态氢密度之比定义储氢材料的储氢能力， 能力（假定氢可全部放出；液氢的密度为 0.0708 g cm 3）。第 9

12、 题 （7 分 ） 化合物 A 、 B 和 C 互为同分异构体。它们的元素分析数据为：碳 92.3%, 氢7.7%。 1 mol A在氧气中充分燃烧产生 179.2 L二氧化碳（标准状况） 。A 是芳香化合物，分 子中所有的原子共平面； B 是具有两个支链的链状化合物， 分子中只有两种不同化学环境的 氢原子，偶极矩等于零； C 是烷烃，分子中碳原子的化学环境完全相同。9-1 写出 A 、B 和 C 的分子式。9-2 画出 A 、B 和 C 的结构简式。第 10 题 （11 分 ） 化合物 A、B、C 和 D 互为同分异构体， 分子量为 136，分子中只含碳、 氢、 氧，其中氧的含量为 23.5

13、%。实验表明：化合物 A、B、 C 和 D 均是一取代芳香化合物，其 中 A、 C 和 D 的芳环侧链上只含一个官能团。 4 个化合物在碱性条件下可以进行如下反应：NaOH 溶液酸化AE (C7H6O2) + FNaOH 溶液酸化BG (C7H8O) + HNaOH 溶液酸化CI （ 芳香化合物 ） + JNaOH 溶液DK +H 2O10-1 写出 A 、 B 、C和 D的分子式。10-2 画出 A 、 B 、 C 和 D 的结构简式。10-3 A 和 D 分别与 NaOH 溶液发生了哪类反应？10-4 写出 H 分子中官能团的名称。10-5 现有如下溶液： HCl 、HNO 3、 NH3

14、? H 2O、NaOH 、 NaHCO 3、饱和 Br2水、 FeCl3 和 NH 4Cl 。从中选择合适试剂，设计一种实验方案，鉴别 E、G 和 I。第 11题 （10分） 1941年从猫薄荷植物中分离出来的荆芥内酯可用作安眠药、抗痉挛药、退热药等。 通过荆芥内酯的氢化反应可以得到二氢荆芥内酯， 氢荆芥内酯的合成和性质，进行如下反应：写出 A、B、C、D 和E 的结构简式（不考虑立体异构体）2008 年全国化学竞赛 （初赛 ）试题答案OOCCH2H2CCOO得 2 分，质子答（-OOCCH2）2NCH2CH2N（CH2COO-）2或 CH 2NH（CH 2COO-）2H必须在氮原子上。（1分

15、）2+ 2 2+ 2（2） Pb2+ + Ca（EDTA） 2 = Ca 2+ + Pb （EDTA） 2N S，均不影响得分。结构式 1 分，正负号 1（3）不能。若直接用 EDTA 二钠盐溶液， EDTA 阴离子 不仅和 Pb2+反应 , 也和体内的 Ca2+ 结合造成钙的流失。 （答案和原因各 0.5 分，共 1 分 ）HHOS1-4 N（2分）HOO硫氧键画成双键或画成 S O，氮硫键画成分。答 H 3NSO 3、H 3N-SO 3等不得分。 正确标出了正负号， 如+H3NSO3 、+ H 3N-SO 3 得 1 分。 其他符合题设条件（有三重轴，有极性）的结构，未正确标出正负极，得

16、1 分，正确标出正 负极，得 2 分1-3 Fe（II） 答 II 或+2 也可 （2分）2 2 4Fe（CN） 5（NO） 2 +S2 = Fe（CN） 5（NOS） 4 配合物电荷错误不得分 （1 分 ）1-4 CaSO4 + H+ = Ca2+ + HSO4 （1分）写成 2CaSO4 + 2HNO3 = Ca（NO 3）2 + Ca（HSO 4）2也得分。高氯酸同。 答案若生成 H2SO4 不得分。1-7 Pb2+与 NO3 形成络离子 （配离子或配合物 ）。 （1 分）写方程式也可， 如 PbSO4 + H+ + NO3- = HSO4- + Pb（NO3）+。若将络离子 （配离子或

17、配合物 ） 写成 Pb（NO3）2 或 Pb（NO3）3 也得分，但方程式须配平。1-8 B: CaC2 C: CaCN2 D: C2H2 或 Ca（OH） 2 E: NH2CN C（NH） 2也可X: C Y: N（各 0.5 分，共 3 分） 第 2题 （5分） nm ClO2 35 （各 1分，共 2分）2-2 2ClO3 + H2C2O4 + 2H+ = 2ClO 2 + 2CO2 + 2H2O （1分）或 2NaClO 3 + H2C2O4 + H2SO4 = 2ClO2 + 2CO2 + Na2SO4 + 2H2O 2NaClO 2 + Cl2 = 2ClO2 + 2NaCl （1

18、分） NaClO 2是固体，写成 ClO2 ，不得分。2-3 2ClO2 + 2NaOH = NaClO 2 + NaClO 3 + H2O （1分）或 2ClO 2 + 2OH = ClO 2 + ClO 3 + H2O第 3 题 （4 分 ） 要使反应维持在一定温度持续进行， 应保证反应 （2）放出的热量恰好被反应 （1） 全部利用，则：甲醇与氧气的摩尔比为： n（CH 3OH） : n （O2） = （2 241.8） / 84.2 = 5.74 （2分）甲醇与空气的摩尔比为： n（CH 3OH） : n （空气） = 5.74 / 5 = 1.1 （2 分）答成 1.15 或 1.14

19、8 得 1.5 分。 答（写）成 1 : 0.87 也得 2 分。考虑到实际情况，将上式的等号写成小于或小于等于，得 2 分。 算式合理，结果错误，只得 1 分。只有结果没有计算过程不得分。4-34-4 C N N C C N 短线画成电子对同样得分；不画孤对电子不得分。(CN) 2(g) + 2O 2(g) = 2CO 2(g) + N2(g) (1分)不标物态也可。(CN) 2 (g) + 2O 2(g) = 2CO 2(g) + N2(g)2fHm (CO2) fHm (CN) 2 = 1095 kJ mol 1 12fHm (CO2) = 1095 kJ mol 1 +fHm (CN)

20、 2 C2H2(g) + 2.5O 2 (g) = 2CO 2 (g) + H 2O(l)-1 2fHm (CO2) +fHm (H2O) fHm (C2H2) = 1300 kJ mol-1 1 1 12fHm (CO2) = 1300 kJ mol 1 + 286kJ mol 1 + 227 kJ mol 11 1 1 1fHm (CN) 2 = 1095 kJ mol 1 1300 kJ mol 1 + 286kJ mol 1 + 227 kJ mol 1(2分)= 308 kJ mol 1计算过程正确计算结果错误只得 1 分。没有计算过程不得分。 fHm (CN) 2 = 1095 1

21、300+ 286+ 227 = 308 ( kJ mol 1)也可以。 但不加括号只得 1.5 分。画成NNN5-3 分子晶体。 （0.5 分 ）答混合型晶体不得分。晶体分解温度接近冰的熔点，体积随温度的变化趋势也接近冰，可认为晶体中的化学微粒是 CaCO3 6H2O，它们以分子间作用力（氢键和范德华力）构成晶体。 （0.5 分 ）第 6题 （11分） 6-1 2MnO4 + 5C2O42 + 16H+ = 2Mn2+ + 10CO2 + 8H2O （1分）KMnO 4溶液浓度： （2/5） 0.05301 25.00 / 27.75 = 0.01910 （mol L 1） （1 分）反应方程

22、式反应物 C2O42-写 H2C2O4，只要配平，也得 1 分。下同。6-2 根据：化合物中金属离子摩尔比为 La : Ca : Mn = 2 : 2 : 1 ，镧和钙的氧化态分别为 +3 和 +2 ，锰的氧化态为 +2 +4 ，初步判断复合氧化物的化学式为 La2Ca2MnO 6+x, 其中 x = 01 。 （1 分）滴定情况：加入 C2O42 总量： 25.00 mL 0.05301 mol L 1 = 1.3253 mmol （0.5 分）样品溶解后，滴定消耗高锰酸钾： 10.02 mL 0.01910 mol L 1 = 0.1914 mmol （0.5 分 ） 样品溶解后剩余 C2

23、O42 量: 0.1914 mmol 5/2 = 0.4785 mmol （0.5 分） 样品溶解过程所消耗的 C2O42 量: 1.3253 mmol 0.4785 mmol = 0.8468 mmol （0.5 分） 若将以上过程合并，推论合理，结果正确，也得 2 分。在溶样过程中， C2O42 变为 CO2给出电子：2 0.8468 mmol = 1.694 mmol （0.5 分 ）有两种求解 x 的方法：（1）方程法：复合氧化物 （La 2Ca2MnO 6+x）样品的物质的量为：10.4460 g / （508.9 + 16.0 x） g mol 1 （0.5 分 ）La2Ca2Mn

24、O 6+x中，锰的价态为 : 2 （6+x） 2 3 2 2 = （2+2 x） （1 分）溶样过程中锰的价态变化为： （2+2 x 2） = 2 x （0.5 分）锰得电子数与 C2O42 给电子数相等：132 x 0.4460 g / （508.9 + 16.0 x） g mol 1 = 2 0.8468 10 3 mol （1 分 ）x = 1.012 1 （0.5 分 ）如果将以上步骤合并，推导合理，结果正确，也得 3.5 分；如果将以上步骤合并，推导 合理但结果错误，得 2 分；推导错误，即便结果吻合，也不得分。（2）尝试法 因为溶样过程消耗了相当量的 C2O42 ，可见锰的价态肯定

25、不会是 +2 价。若设锰的 价态为 +3 价，相应氧化物的化学式为 La2Ca2MnO 6.5, 此化学式式量为 516.9 g mol -1 , 称取样品的物质的量为：-1 40.4460 g / （516.9 g mol -1） = 8.628 10 4 mol （0.5 分 ）在溶样过程中锰的价态变化为1.689 10 3 mol / （8. 628 10 4 mol） = 1.96 （0. 5 分 ）锰在复合氧化物中的价态为： 2 + 1.96 = 3.96 （0. 5 分 ）3.96 与 3 差别很大， +3 价假设不成立； （0.5 分 ） 而结果提示 Mn 更接近于 +4 价。

26、（0.5 分 ）若设 Mn 为+4 价, 相应氧化物的化学式为 La2Ca2MnO 7, 此化学式式量为 524.9 g mol -1。 锰在复合氧化物中的价态为：32 + 2 0.8468 10 3 / （0.4460 / 524.9） = 3.99 4 （0.5 分 ）假设与结果吻合，可见在复合氧化物中， Mn 为+4价。 （0.5 分）如果将以上步骤合并，推导合理，结果正确，也得 3.5 分；如果将以上步骤合并，推 导合理但结果错误，得 2 分；推导错误，即便结果吻合，也不得分。该复合氧化物的化学式为 La 2Ca2MnO 7 （1 分）溶样过程的反应方程式为：2 + 3+ 2+ 2+L

27、a 2Ca2MnO 7 + C2O4 + 14H = 2La + 2Ca + Mn + 2CO2 + 7H2O （1 分）未经计算得出 La 2Ca2MnO 7 ，方程式正确，只得方程式的 1 分。第 7题 （14 分） 7T4超四面体的化学式为 A20X35 （1 分）7-2 T 3超四面体中，有 3种不同环境的 X 原子。 （1分） 其中 4 个 X 原子在顶点上，所连接 A 原子数为 1； （0.5 分 ） 12个 X 原子在超四面体的边上，所连接 A 原子数为 2； （0.5分） 4个原子在超四面体的面上，所连接 A 原子数为 3。（1 分） （共 3 分）T4 超四面体中有 5 种不

28、同环境的 X 原子。 （2 分）其中 4 个 X 原子在顶点上，所连接 A 原子数为 1； （0.5 分）12个X 原子在超四面体的边上但不在边的中心，所连接 A 原子数为 2； （0.5分）（0.5 分 ）（0.5 分 ）6个X 原子在超四面体的边的中心，所连接 A 原子数为 2；12个原子在超四面体的面上，所连接 A 原子数为 3；（共 5 分）7-4 化学式分别为 AX 2, A4X 8, A10X18, A20X33。 （每式 0.5 分，共 2 分 ）答分别为 AX 2, AX 2, A 5X9, A20X33也可。7-4 A 10X 184+ 只能是 Ge 10S184+ ； （1

29、 分）A10X18 可以是 Zn2Ge8S18，In2ZnGe7S18，In4Ge6S18； （1 分）只要答出其中一种，得 1 分；A10X184 可以是Zn 4Ge6S18 , In 8Ge2 S18 , In 6ZnGe 3S18 , In4Zn2Ge4S18 , In2Zn3Ge5S18 ； （1 分） 只要答出其中一种，得 1 分。第 8题 （9 分） 8-1 H （1 分）镁-氢间距离为 194.8 pm ， Mg 2+离子半径为 72 pm ，则氢的半径为 194.8 pm 72 pm 123 pm。此值远大于氢原子的共价半径 , 这说明 H 原子以 H 离子的形式存在。 （1

30、分 ）8-2 Mg 原子与 Ni 原子数之比为 2 : 1，故每个晶胞中含 8 个镁原子。所有镁原子的配位数相等，它们只能填入由镍原子形成的四面体空隙。 （3 分 ）镁原子的位置用下列坐标参数表示也得 3 分：1 4, 1 4, 1 4； 1 4, 1 4, 3 4； 3 4, 3 4, 1 4 ； 3 4, 3 4, 3 4；1 4, 3 4, 1 4； 1 4, 3 4, 3 4； 3 4, 1 4, 1 4 ； 3 4, 1 4, 3 4。坐标错一组，扣 0.5 分，不得负分。其他答案不得分。8-3 镁镍间的距离为11dMg-Ni 3a 1 3 646.5 pm 279.9 pm （2

31、分）44算式及答案皆正确（包括单位）得 2 分； 算式对但结果错；只得 1 分；结果中数对但 单位错，得 1.5 分。用原子半径相加计算镁 -镍间的距离，不得分。8-4 储氢能力晶体的密度氢的质量分数液氢密度4 M Mg2NiH 4 3.622/1003 -3NAa3 0.0708gcm-3 （2 分）-19-2 A 的结构简式：B 的结构简式：H3CCC（2分）写成键线式也得分；其他答案不得分。C 的结构简式：HC CHHC CHH C CHHC H C C CHHC CHH C CCH C HHCC写成 H 第 10题 （11 分） 10-1 10-2 A 的结构简式：CCHCCH或写成键线式（1分）C8H8O2（1 分）若写成 C 6H 5COOCH 3也得分。 B 的结C