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1998年全国高中学生化学竞赛(省级赛区)试题


1998 年全国高中学生化学竞赛(初赛)试题评析 年全国高中学生化学竞赛(初赛)
1.某芳香烃 A,分子式 C9H12。在光照下用 Br2 溴化 A 得到两种一溴衍生物(B1 和 B 2) ,产率约为 1︰1。在铁催化下用 Br2 溴化 A 也得到两种一溴衍生物(C1 和 C2) ; C1 和 C2 在铁催化下继续溴化则总共得到 4 种二溴衍生物(D1、D2、D3、D4

) 。(13 分) (1)写出 A 的结构简式。 分) (5 (8 (2)写出 B1、B2、C1、C2、D1、D2、D3、D4 的结构简式。 分) 【评析】 A 是“芳香烃” ,至少要有一个苯环。按分子式 C9H12,已不可能有比苯环更高级的 芳香环,例如萘的分子式是 C10H8,已超过 9 个碳。因而,C9H12 是有烃基侧链的苯的衍 生物是无疑的了。问题是:侧链有几个?侧链的组成?粗想起来,以下所有结构似乎都 是可能的:

但分析试题提供的信息之一——光照下得到 2 种一溴衍生物,不必细想,就可以立 即排除掉上列的 2 和 7,因为 2、7 无疑只能得到一种一溴衍生物。3 也可排除,因为当 溴取代三个甲基中的一个氢就可得到 3 种一溴衍生物,超过 2 种。如果选手以为 7 的一 溴衍生物不止一种,就说明没有一溴代只发生在侧链的-碳上的基本知识。这个基本 知识比中学有机化学深, 被命题人假设为完全可以通过课外活动达到的最低限度的高一 级的有机化学知识。 究竟有多少参赛学生可以达到这个最低限度的高一级的有机化学知 识?这需要作统计。如果统计的结果,超过 85% 的学生达不到这个高一级的有机化学 知识,说明命题人过高地估计参赛选手的知识水平了,学生解答该题其余部分也就困难 了。1 式也可以得到 2 种一溴代衍生物,但 1-溴代甲基-2,3-二甲基苯的产率跟 2 -溴代甲基-1,3-二甲基苯的产率不会相等,不符合 2 种一溴衍生物的产率相等的信 息。于是只剩下 4、5、6 三种可能性。然后再分析另一个信息——芳香环上的氢被溴取 代得到 2 种一溴衍生物。 这又需要选手有芳香环上的氢被取代的定位知识——烃基是一 种邻对位定向基团。 选手有这个超过中学化学知识的高一级的化学知识吗?命题人又一 次面临对选手的化学知识的估计的考验。 命题人认为这个知识是中学化学知识的自然延 伸,应该不成问题。例如,甲苯的硝化,中学化学教科书上是有的,学生在学习时是不 是问过:为什么不得到间位的硝基甲苯?当然,似乎应当有更进一步的知识:邻位和对 位取代的几率是否相等?不过,此题事实上没有这个知识也还过得去,因为 4、5 两种 烷基苯的一溴代衍生物不止 2 种,于是,就可以认定只有 6 是 A 了。而且,用一溴衍生 物再溴化得到二溴衍生物的信息来验证,只有 A 形成的 B1 和 B2 继续溴化可总共得到 4 种二溴衍生物:
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以上分析告诉我们, 参加化学竞赛是必须有课外活动对课堂知识作适当补充为基础 的,只靠按中学化学大纲进行的课堂教学是难以在竞赛中取得优胜的。然而,在课外活 动里补充的化学知识只限于中学化学的自然生长点, 不需要大量补充大学化学来达到大 学化学本科低年级的知识水平。我们既不应该要求竞赛的知识储备跟中学化学完全相 同,也不应该过度地要求学生掌握大量的大学化学知识。这里存在一个“度”的问题。 如何把握这个“度” ,需要参加竞赛辅导教师的共同努力。现在有 2 种完全相反的倾向, 一种是要求化学竞赛完全在中学化学大纲的知识水平上开展, 另一种是要求竞赛在尽量 高的知识水平的基础上开展。我们的想法是,尽量努力往中学化学水平上靠,但是决不 可能只按中学化学水平进行竞赛,原因是我国的中学化学知识水平(指作为升学预备教 育的化学课程的知识水平) 比起国际中学化学教育达到的水平实在过低, “面向世界” 从 的角度着眼,只在中学化学知识基础上展开化学竞赛在现阶段是不可行的。我们的努力 是发展在我们心目中的“国际中学化学的知识水平”上的高智力型的化学竞赛, 作为课 堂教学的延伸和补充。 2.100.0g 无水氢氧化钾溶于 100.0g 水。在 T 温度下电解该溶液,电流强度 I=6.00 安培,电解时间 10.00 小时。电解结束温度重新调至 T,分离析出的 KOH2H2O 固体 后,测得剩余溶液的总质量为 164.8g。已知不同温度下每 100g 溶液中无水氢氧化钾的 质量为: 温度/oC KOH/g 0 49.2 10 50.8 20 52.8 30 55.8

求温度 T,给出计算过程,最后计