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中国化学会第21届全国高中学生化学竞赛决赛理论试题答案


?76?

化学教育

2008年第3期

中国化学会第21届全国高中学生化学 竞赛(决赛)理论试题答案

第1题
1—1

第2题
2—1

2Fe件+3C10一+100H一一2FeQ 2一+3Cl一+5H20 或2Fe(OH)3+3C10一+40H一一2Fe04 2一十3C1一十5H20
2—2

I(3[FeF6],与以Fe(N03)。为原料相比,在相同条件下
以I(3[FeF6]为原料制备K。Fe04过程中生成的Fe(OH)。



\A1

Et/\Cl/\Et l Et

/N∥tE/\tE≮ N \√ ∥ 1\/弋/川 /Al\/Al\
CI?
\Al /

Et

量较少。
2—3 2—4 H3Fe04+、H2Fe04 Fe2S、Fe(OH)3、S

Et\,\叩Et 1● 1y \I l/

2—5,z=

垒Q§丕!Q二!△:h:g二!丕墨!QQ!:h二!丕!里墨g:塑!二!二2
9.65X104



C?mol一1

程式为:K2Fe04+3“++3e一爿KzLi3Fe04
第3题
3—1、

根据计算结果可写出K2,Fe04可逆嵌入/脱嵌Li+的方

B+3HN03一H3 B()3+3NOz十

由cl,ausiu砌apeyron方程l印=一锵+c

2B+3H2

SO,一2H3 BQ+3S02十

H3803+H20F±B(()H)f+H+或
OH 广HO,0H]一

BI
H0 3—2 OH

+H20,。l
l H0

\B/ 0H

I+H+

H。BQ,硼酸B(0H)s分子呈平面三角形,分子与分子 之间通过氢键形成层状结构;层与层之间通过范德华力结 合,所以,析出的硼酸呈鳞片状。
3—3

需要准确中和H+。原因:碱中和过量,会造成硼的测 定结果偏低;碱中和不足,则硼测定结果偏高。
3—4

因为对于硼酸而言,甄?c<10一,不能直接被NaOH
滴定。但硼酸中的硼具有缺电子性质,加入甘露醇之类的多 羟基化合物,可以增强硼酸酸性,使其Ka?c>10^8而能准

z^+专翔

/ /

确地被NaOH滴定。
3—5

N—N—N


N—N—N M M_N—N—N—-M

N—N—N





/ \

\ /

[-OH-]_瓜=辱- N矿8.4
----7.7X10—6mol?L-1 pOH=5.11 pH=14—5.11—8.89

X 10-6

X 0.050







N—N—=N M


N—N—N M
/\

NE!N—N


N§N—N M
\/

N—N三N M

应该选酚酞为指示剂 终点指示剂颜色为微红色

万   方数据

2008年第3期
3—6

化学教育
5—3

?77?

硼含量一坠羔丛掣产(g?L-X)

A CBr3 NOz C CH3

B H

第4题
4--1

N0b

分子中的N原子的正电荷与冠醚环上的氧原子的负电 荷之间的离子一偶极作用。 或者氮原子上的氢与冠醚环上的氧原子之间形成氢键。
4—2


CH3 NH2

在最后关环前,由于分子两端距离太远,相互碰撞概率 很低,加入模板离子后,由于分子中的诸多氧原子能与模板 离子形成离子一偶极作用(自组装),围绕在模板离子周围, 从而有效增加了分子两端相互碰撞的机会,使得成环反应产 率提高。
Cs+ E

CH3

因为Cs+的大小(半径或体积)与24一冠一8环的空腔大小 相匹配。
4—3

乙烯,3个
4—4 0


(F)02/Ag
(H)BrCH2CH2Br

㈣二∑rw C弛 HCH 2——CH2
(G) (I)CH2=CHBr





(J)CHz=CHMgBr
4—5 (L)CaC2

(K)f"-/\OH
(M)CH三CH



(N)CH兰CNa 第5题
5一l

(0)《夕\/\0H

第6题
6--1

C层有2个四面体空隙的A13+和2个八面体空隙

的Al抖存在;D层有2个八面体空隙的A13+和0个四面体 空隙的~3+存在。
6—2 6—3

C层和D层各最多容纳4个Ni2+。 D层。因为在D层时形成了五配位结构,C层形成

六配位结构,五配位不如六配位稳定,所以分布在D层中的 Cu2+易被还原。 6—4若用矩形削3CID表示rAlzQ的C层和D层中的 单位网格,则 AB=4r一,k(其中r为。一的半径,口为立方体的边长)
5—2

AD=4r-[-2x=2a(其中z表示两排@一的间距) 解得x=0.828r 因为@一半径为0.140 nln,所以x=0.117 则单位网格的面积为0.443
nlqfl2 nlTl

故最大单层分散值=2>(100×1000/0.443×10-18/
H (6.023×1023)=0.75 mmol/100 H127-A12 03 6—5
298

K下的反应焓变为:
一2 mol×(--393.5+110.5)kJ?mol一1 =一566.0 kJ

△rH(298 K)=2AfH宝(COz,g)一(2AfH宝(CO,g),

(下转封3)

万   方数据

(上接第71页) 状。用pH试纸检验,阳极区溶液pH大约为2,阴极区附近 溶液pH在7~8之间;用KI一淀粉试纸检验,阳极区溶液能 使试纸变蓝,阴极区溶液不能使试纸变蓝。 电解48小时后观察,两电极产生气泡极少,U形管左端 溶液的浅黄绿色变得很浅,u形管右端的沉淀看不出有什么 变化。摇动阴极使其表面的白色固体脱落,电极上产生气泡 的速率略有增大。 (3)如图2所示,在50 mL烧杯内用石墨电极电解
0.1

24小时后观察,两电极产生气泡少而慢,阴极区溶液中 已看不出有沉淀产生,用湿润的KI一淀粉试纸检验,短时间 内看不出试纸变蓝。烧杯内的上层清液pH约为5,用滴管 吸取烧杯内的上层清液,在试管中慢慢滴加2%氨水或稀 NaOH溶液,看不出有沉淀产生。
4结论

分析上述实验,烧杯中两电极相距较近,使用6 V电压电 解速率也快,并且溶液中离子扩散快,阳极上有一些石墨脱落 变为沉淀,阴极附近产生大量舢(OH)。白色沉淀,沉淀始终 不溶解,阴极区溶液始终不显碱性。U形管中两电极相距较 远,使用16 V电压电解速率也慢,并且溶液中的离子能随电 解的进行即时扩散,只有在u形管底部充满大量胶状~ (0H)。沉淀,不利于阴极区和阳极区之间的离子扩散时,阴极 区溶液才显碱性,但碱性极弱,不会使~(OH)s沉淀溶解。 理论分析、计算和实验都证明,用石墨电极电解A1C13溶 液,阴极区附近会产生白色沉淀,但沉淀不会溶解。2007年高 考北京理科综合第27(2)题的答案“后沉淀逐渐溶解至消失” 是错误的,是对电解~C1。溶液片面认识的结果,应予纠正。

—— 7L

mol/L A1C13溶液,电极相距2 cm,控制电压为6 V,可

以观察到两极均产生大量气泡,阳极上产生的气泡相对较 少。1分钟后就可以观察到阴极区附近首先产生白色沉淀, 随后整个溶液变浑浊。烧杯壁变热。 4小时后观察,阳极区下部有黑色沉淀,阳极石墨棒变 细。烧杯壁发烫,阴极区堆积了大量白色沉淀(其中也夹杂有 少量黑色沉淀,看得出黑色沉淀来自阳极),沉淀堆积左侧低, 右侧高(如图3所示)。烧杯的上部溶液不再是那么浑浊。

参考文献
[1]北京师范大学,华中师范大学,南京师范大学无机化学教研室. 极 无机化学(上册).北京:高等教育出版社,2002:342--343 [2]人民教育出版社化学室.全日制普通高级中学教科书(必修 加选修)?化学(第二册).北京:人民教育出版社,2003:82—
83





AICh溶液
图2





二]



I二

一■ 】瞳



AICl3溶液
图3

根据Kirchhoff定律,473 K下的反应焓变为:

第7题
7--1

△,印(473

K)一△,/_/o(298

K)+△,C。XAT

△rCp一2Cp.。(C02,g)--2Cp,。(CO,g)一Cp,m(02,g)
一(2×27.437—2×29.556—29.526)J?K一1 一一33.764 J?K一1

配合物1的红外光谱中应无氨基和羰基的特征吸收峰, 而应有席夫碱的特征吸收峰。
7—2

△r即(473 K)一--566.0

kJ+(-33.764 J?K_1)X

配合物4的谱图上有羟基的特征峰,而配合物5没 有。
7--3

(473 K--298 K) 一一571.9 kJ

6--6稳态近似法:


—d[C02万(a—ds)]一是。[CO(ads)][0(ads)]一
是。[c()2(ads)]一o……①

C原子周围的键角和为126.o。+112.5。+121.5。=360.o。,C 为sp2杂化,C_N键长124.7 pm基本位于c—N双键的

键多等围’所以应为配合物1而非配合物2。
A:间甲酰基苯甲酸,B:间苯二甲醛,c:间苯二甲醛。 ….② (a)图中,[C8HsQ+H+]+(m/z一151.1对应于间甲

—d[—CO刁(-ads)]一是,[c0][M]一女,[C()(ads)]一
k3

]d[O(a厂ds)]叫()2聊一

Eco(ads)][O(ads)]…0

酰基蕞氅)3)2+H寸(批=301.2对应于通过氢键形
成的二聚体)
7—5

掣一b[c()2(ads)]…一④
一kE(X]

k3[CO(ads)][O(ads)]=0……③

…砥[C,O㈨s,般竺c根㈣
=2kz[()2]l-M]2(根据③)

生了能H--。鼬C=艘N--基¨N
=。
世。

90p‘篇鬈篙嵩鬻兹
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。。

万   方数据


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