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中国化学会第21届（2019年）全国高中学生化学竞赛

（省级赛区）试题

（时间：3小时 满分：100分）

满 分 1 12 2 6 3 10 4 7 5 10 6 12 7 8 8 4 9 10 10 12 11 9 总分 100 H He 相对原子质量 1.008 4.003 Li Be B C N O F Ne 6.941 9.012 10.81 12.01 14.01 16.00 19.00 20.18 Na Mg Al Si P S Cl Ar 22.99 24.31 26.98 28.09 30.97 32.07 35.45 39.95 K Ca Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn Ga Ge As Se Br Kr 39.10 40.08 44.96 47.88 50.94 52.00 54.94 55.85 58.93 58.69 63.55 65.39 69.72 72.61 74.92 78.96 79.90 83.80 Rb Sr Y Zr Nb Mo Tc Ru Rh Pd Ag Cd In Sn Sb Te I Xe 85.47 87.62 88.91 91.22 92.91 95.94 [98] 101.1 102.9 106.4 107.9 112.4 114.8 118.7 121.8 127.6 126.9 131.3 Cs Ba La－Hf Ta W Re Os Ir Pt Au Hg Tl Pb Bi Po At Rn 132.9 137.3 Lu 178.5 180.9 183.8 186.2 190.2 192.2 195.1 197.0 200.6 204.4 207.2 209.0 [210] [210] [222] Fr Ra Ac－ Rf Db Sg Bh Hs Mt Ds Rg [223] [226] Lr 第一题（12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？ 。

第二题（6分）

羟胺和用同位素标记氮原子（N*）的亚硝酸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。

第三题（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（ccp)，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·cm3。

－

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?

第四题（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： 样品中A的质量分数/％ 20 50 70 90 样品的质量损失/％ 7.4 18.5 25.8 33.3 利用上述信息，通过作图，推断化合物A的化学式，并给出主要计算过程。

第五题（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·L1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%硝酸后，用25.00mL 0.1000mol·L1硝酸银水溶液处理，再用0.1000mol·L1

NH4SCN水溶液滴定剩余的硝酸银，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。

第六题（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。

－3－3－1

已知水相和苯相中HA的分析浓度分别为3.05×10和3.96×10mol·L。在水中，HA

－－

按HAH＋＋A解离，Ka＝1.00×104；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。

第七题（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：

实验 反应体系 第一放热峰温度/℃ 第二放热峰温度/℃ A KClO3 400 480 B KClO3＋Fe2O3 360 390 C KClO3＋MnO2 350 － Θ－已知：①K(s)＋1/2Cl2(g)＝KCl(s) ΔH(1)＝－437kJ·mol1 Θ－

②K(s)＋1/2Cl2(g)＋3/2O2(g)＝KClO3(s) ΔH(2)＝－398kJ·mol1

Θ－

③K(s)＋1/2Cl2(g)＋2O2(g)＝KClO4(s) ΔH(3)＝－433kJ·mol1

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。

第八题（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？

第九题（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。