2023年化學(xué)競賽初賽試題與答案

全國化學(xué)競賽（初賽）試題

第1題（15分）

1-110月合成了第117號元素，從此填滿了周期表第七周期所有空格，是元素周期系發(fā)展的一種里程碑。

117號元素是用249Bk轟擊48Ca靶合成的，總共得到6個117號元素的原子，其中1個原子經(jīng)p次a衰變

得到270Dh后發(fā)牛裂變：5個原子則經(jīng)q次a衰變得到281Rg后發(fā)牛裂變.用元素周期表卜的117號元

素符號，寫出得到117號元素的核反應(yīng)方程式（在元素符號的左上角和左下角分別標(biāo)出質(zhì)量數(shù)和原子序

數(shù)）。

他所有八面體構(gòu)型的異構(gòu)體

山CI

Br

第2題（5分）近來我國有人報道，將0.1molL（1的硫化鈉溶液裝進(jìn)一只掏空洗凈的雞蛋殼旦，將蛋殼開

口朝上，部分浸入盛有0.1molL（1的氯化銅溶液的燒杯中，在靜置一周的過程中，蛋殼外表面逐漸出現(xiàn)金

屬桐，同步燒杯中的溶液漸漸褪色，并變得混濁。

2-1設(shè)此裝置中發(fā)生的是銅離子和硫離子直接相遇的反應(yīng)，已知。&Cu2+/Cu）和66（S/S2。分別為0.345V

和（0.476V,nFE6=RTlnK,E8表達(dá)反應(yīng)的原則電動勢，n為該反應(yīng)得失電子數(shù)。計算250c下硫離子和

銅離子反應(yīng)得到銅的反應(yīng)平衡常數(shù)，寫出平衡常數(shù)體現(xiàn)式。

2?2金屬銅和混濁現(xiàn)象均出目前蛋殼外，這意味著什么？

2-3該報道未提及硫離子與銅離子相遇時溶液的pH?，F(xiàn)設(shè)pH=6,寫出反應(yīng)的離子方程式。

2-4請對此試驗成果作一簡短評論。

第3題（7分）早在19世紀(jì)人們就用金屬硼化物和碳反應(yīng)得到了碳化硼。它是迄今已知B勺除金剛石和氮

化硼外最硬的固體。1930年確定了它的理想化學(xué)式。左下圖是刊登H勺一篇研究論文給出的碳化硼晶胞簡圖。

組給出了晶胞中的所有原子，除“三原子”（中心原子和與其相連的2個原子）外，晶胞的其他原子都是BI2多血體中

的H個原子,B12多面體日勺其他原子都不在晶胞內(nèi)，均未畫出。圖中原子旁日勺短棍表達(dá)該原子與其他原子相

連，若上述“三原子”都是碳原子，寫出碳化硼的化學(xué)式。

引有什么旋轉(zhuǎn)軸？有無對稱中心和鏡面？若有，指出個數(shù)及它們在圖中的位置（未指出位置不得分）。

3-3該晶胞的形狀屬于國際晶體學(xué)聯(lián)合會在1983年定義的布拉維系七種晶胞中的哪一種？（注：國際晶

體學(xué)聯(lián)合會已于改稱Bravaissystems為latticesystems,后者尚無中文譯名。）

第4題（8分）

4-1分別將112pm121pm128pm149pm

()2.K()2.Ba()2和

O2[AsF6]填入與O—

O鍵長相對應(yīng)的I空格

中。

0—0鍵長

化學(xué)式一

4-2在配合物A和4AB

中,02為配體與中

心金屬離子配位。A

的化學(xué)式為

[Co2O2(NH3)10]4+,

其0—0的鍵長為

147pm；B的化學(xué)式

為Co(bzacen)PyO2,

其0—0的鍵長為

126pm,Py是毗咤

(C5H5N),bzacen是

四齒配體LC6H5-

C(O()=CH-

C(CH3)=NCH2H2o

B具有室溫吸氧，加

熱脫氧的功能，可

作為人工載氧體。畫

出A和B的構(gòu)造簡

圖(圖中必須明確表

明0—0與金屬離

子間的空間關(guān)系)，

并分別指出A和B

中Co的氧化態(tài)。

配合物

構(gòu)造簡圖

Co的氧化態(tài)

第5題(H分)把紅熱的玻棒插入橙紅色固體A中,A受熱后噴射出灰綠色粉末B和無色無味氣體C。鎂

在C中加熱生成灰色固體DoB在過量的NaOH溶液中加熱溶解，得到綠色溶液E。將適量H2O2加入E

中.加熱，得到黃色溶液F。F酸化后變?yōu)槌壬芤篏。向G中加入Pb(NO3)2溶液，得到黃色沉淀H。

51寫出A.B、C、D、E、F、G和H的化學(xué)式。

第7題（13分）分子篩是一種天然或人工合成的泡沸石型水合鋁硅酸鹽晶體。人工合成的分子篩有幾十種,

皆為骨架型構(gòu)造，其中最常用的是A型、X型、Y型和絲光沸石型分子篩，化學(xué)構(gòu)成可表達(dá)為

Mm[AIpSiqOn（p+q）]?xH2O。

7-1Si4+、A13+和02（的離子半徑分別為41pm、50pm和140pm,通過計算闡明在水合鋁硅酸鹽晶體

中Si4+和A13+各占據(jù)由氧構(gòu)成的何種類型的多面體空隙。

7?2上述化學(xué)式中的n等于多少？闡明理由。若M為2價離子，寫出m與p的關(guān)系式。

7-3X光衍射測得Si?O鍵鍵長為160Pm。此數(shù)聽闡明什么？怎樣理解？

（2分）

①7-4闡明如下事實的原因：

硅鋁比（有時用SiO2/A12O3表達(dá)）越高，分子篩越穩(wěn)定；②最小硅鋁比不不不小于1。

7-5人工合成的A型分子篩鈉鹽，屬于立方晶系，合法晶胞參數(shù)a=2464pm,晶胞構(gòu)成為

Na96[A196Si96O384]?xH2O。將811.5克該分子篩在1.01325X105Pa、7。0℃加熱6小時將結(jié)晶水完全除

去.得到798.6升水蒸氣（視為理想氣體）。計算該分子篩的密度D。

第8題（6分）在25℃和101.325kPa下，向電解池通入0.04193A的恒定電流，陰極（Pt,0.1molL（1

HNO3）放出氫氣，陽極（Cu,0.1molL（1NaCI）得到Cu2+。用0.05115molL（1的EDTA原則溶液滴定

產(chǎn)生的Cu2+,消耗了53.12mLo

8-1計算從陰極放出日勺氫氣的體積。

8-2計算電解所需Fl勺時間（以小時為單位）。

第9題（11分）

9-1畫出下列轉(zhuǎn)換中A.B.C和D的構(gòu)造簡式（不規(guī)定標(biāo)出手性）。

1.苯1.LiAIH4

A(CHO)沈爵--無水隧

14264B(Ci2H22。2)°欠c(CHO)——AD(CHBr)--------?

2.uH2U1224212222

9-2畫出下列兩個轉(zhuǎn)換中產(chǎn)物1.2和3的構(gòu)造簡式，并簡述在相似條件下反應(yīng)，對羥基苯甲醛只好到一種產(chǎn)

物.而間羥基苯甲醛卻得到兩種產(chǎn)物的原因。

原因:

第10題（7分）灰黃霉素是一種抗真菌藥，可由A和B在三級丁醇鉀/三級丁醇體系中合成，反應(yīng)式如下:

10-1在卜面灰黃霉素構(gòu)造式中標(biāo)出不對稱碳原子H勺構(gòu)型。

①10-2寫出所有符合下列兩個條件的B的同分異構(gòu)體的構(gòu)造簡式：

②苯環(huán)上只有兩種化學(xué)環(huán)境不一樣的氫；②分子中只有一種官能團(tuán)。

103寫出由A和B生成灰黃霉素的反應(yīng)名稱。

第11題（9分）化合物A由碳、氫、氧三種元素構(gòu)成，分子量72,碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)不小于60%,A分子中

的玻原子均為sp3雜化。A與2.苯基乙基演化鎂在合適條件下反應(yīng)后經(jīng)水解生成B。B在質(zhì)子酸的催化作

用下生成C。經(jīng)測定B分子只含1個不對稱碳原子，其構(gòu)型為R。請根據(jù)上述信息回答問題：

111寫出A的分子式。

112畫出A.B和C的構(gòu)造簡式（列出所有也許的答案）。

11-3簡述由手性化合物B合成C時手性能否被保留下來的理由。

全國化學(xué)競賽（初賽）試題與答案

第1題（15分）

2

1-1::Ca+2*X/Bk=；1：1/；Uus+3n^.UCa+^iFfBk=^11U/us+4n

每式1分.畫箭頭也得1分。兩式合并為也得滿分。（2分）

1-2sp'd'（1分）sp3d（1分）sp3（1分）

第2題Cu2++S2-=Cu+S/?=2,lnK=2x96485cmoLx(0.345+0.476)V/(8.314JK"mo尸:<298.15K)

AT=5.82xIO?、（1分）

代入計算式的數(shù)值因約化導(dǎo)致計算成果（K）值不一樣,K值的指前因子在5.60~6.93范圍內(nèi)均得滿分。

K=[Cu^-'IS2-]-'；嚴(yán)格的體現(xiàn)式為長二（[Cu2+]叫S2-]」）Xcj（]分）

2-2硫離子可從蛋殼內(nèi)通過蛋殼上的微孔向蛋殼外擴(kuò)散并與銅離子反應(yīng)生成銅和硫，而銅離子不能通過蛋

殼微孔向蛋殼內(nèi)擴(kuò)散。兩個要點(diǎn)各0.5分。（1分）

2++

2-3Cu+II2S=Cu+S+2II（1分）

將方程式中的H2s寫成HS（或S2（,雖然方程配平了，均不得分。

2-4開放式。只要寫出了有一定合理性的評論均可得分。（I分）

第3題3-1B4C或CB4答B(yǎng)J2c3得0.5分。（1分）

3?2有一根3重旋轉(zhuǎn)軸（過上述“三原子”的直線）。（1分）

有對稱中心，在晶胞中心。（1分）

有3個鏡面。鏡面之一垂直于紙面并通過上述“三原子”；3個鏡面的面間角為60。，其交線為三重軸。

（1.5分）

有3根2重旋轉(zhuǎn)軸，通過鏡面角平分面，與三重軸垂直，交點(diǎn)為對稱中心。（1.5分）

（合計5分）

3-3原則答案是英方或“菱面體”（rhombohedral）,答“三方”（trigonal）,雖不符合國際晶體學(xué)聯(lián)合會的推

薦性規(guī)定，但考慮到國內(nèi)許多教科書的現(xiàn)實狀況，仍給0.5分。只答“素晶胞”不得分，答“菱方素晶胞”

不扣分。（1分）

第4題（8分）

4-1（＞O2[ASF6]O2KO2Bath每空0.5分。（2分）

構(gòu)造簡圖第1空2分，第2空3分.O-O-Co畫成直線扣0.5分.氧化態(tài)每空0.5分。（6分）

第5題（11分）5?1。

)

A(NH42Cr2O7B5O3CN2DMg3N2

ENaCr(OH)4FNa2CrO4GNazC&ChHPbCrO4

每個化學(xué)式0.5分E寫NaCrO?也得滿分。（4分）

5-2

轉(zhuǎn)變?yōu)?/p>

EF2Cr(OH)；+3H2O2+2OH=2CrO^+8H2O

F轉(zhuǎn)變?yōu)镚2CrO*2H+=CrQ；+Hq

G轉(zhuǎn)變?yōu)镠2Pb+50；+H2O=2PbCrO4J+2H+

每個方程式1分。E轉(zhuǎn)變?yōu)镕.'弓CrO2-配平.也得滿分。（3分）

5-33d2,3d3（1分）

5-4Cr的氧化態(tài)-1構(gòu)造式2分，氧化態(tài)1分（3分）

第6題（8分）分子量37.83）。

2+寫B(tài)aO產(chǎn)配平附方程式也得滿分。

6-1B4O5(OH)4-+3H2O+2H=4H3BO3(I分)

+

6-2B(OHh+H2O=B(OH)r+H(1分)

6-3B(OH)3+3CH3OH=B(OCH3)3+3H2O(1分)

6-42B(OCH3)3+9O2=B2O3+6CO2+9H2O(1分)

6-5B(OCH3)3+4NaH=NaBH4+3NaOCH3(I分)

6-6水溶液的pH越大,[H3O+]越低,BH4（和H3O+時反應(yīng)越難，因而NaBH4越穩(wěn)定。(1分)

6-7BHr+4H2O2=B(OH)4-+4H2O(2分)

第7題（13分）74

Si4+A聲

U曳四=0.29%1=①_=0.36

rQ2.140pm分.140Pm

介于0.225和0.414間，四面體介于0.225和0.414間，四面體

介于0.225和0.414間，四面體

每個多面體1分；只答四面體而無對的的計算和闡明，不得分。（2分）

根據(jù)多面體幾何學(xué)計算得出結(jié)論，只要對的），亦各得1分。

7-2w=2；

理由：由7-1成果知,Si（Al）04為骨架型構(gòu)造.氧原子被2個四面體共用

（p+g）/〃（p+q）=0.5,n=2

m=1/2p

〃值和理由各1分；〃/與P日勺大系1分（3分）

通過其他途徑推算，成果對口勺，也得滿分。

②7.3實測Si?O鍵鍵長（160pm）遠(yuǎn)不不小于Si4+和。2（時離子半徑之和（181pm）,表明Si.O

鍵中已經(jīng)有較大的共價成分（1分）。Si4+電價高、半徑小，極化力較大，導(dǎo)致了鍵型變異（離子

鍵向共價鍵過渡）（1分）

（2分）

7?4硅氧四面體和鋁氧四面體無序地按硅鋁原子比交替排列。①硅.氧鍵強(qiáng)于鋁.氧鍵；②若A13+數(shù)

超過Si4+數(shù)，必出現(xiàn)鋁氧四面體直接相連的狀況，構(gòu)造中引入不穩(wěn)定原因，導(dǎo)致骨架強(qiáng)度減弱。

各1分（2分）

7-5

811.5口分子篩含水量為

pV_1.01325xIO5Pax798.6xl0-3m3

=10.00mol

~RT~8.3144JKlmol,x973.15K

一種晶胞的質(zhì)量為

(2207+2590+2697+6144+18.02A)1.364xl04+18.02r

23

6.022x10”6.022xlO-8

,13638+18.016x………

8O11.5：-----------—=6.022xl()-4：工x=216

6.022xlO23

分子篩密度為

、1.364xlO4+18.02%1.364xl()4+18.02x216_

Dr=----------71—=---------荷-------------萬一=1.946(gcm3-x)

6.022x1(產(chǎn)r療6.022xlO23x(2464x10-,0)3

10.00mol1分：x=2161分：D=1.946gcnF2分。(4分)

用此外的算法.算式與成果皆對廿勺（包括有效數(shù)字和單位）,亦得滿分。

第8題（6分）84

陽極反應(yīng)：Cu（s）->Cu2-+2e

陰極反應(yīng)：H20+cfl/2H2（g）+OH-

電池反應(yīng)：Cu（s）+2H20―Cu2++H2（g）+2OH-

Cu2+與EDTA按1:1絡(luò)合.因此，陰極放出的氫氣的摩爾數(shù)等于陽極產(chǎn)牛用Cu2+的摩爾數(shù),即

等于消耗日勺EDTA日勺摩爾數(shù)；

〃=〃=A/..V..=0.05115molL1x53.12mL=2.717x10-3mol

，nT八AC,nL/TA

11~C/+CL/II

給定條件下的體積為

〃％xRxT_2.717x10-3mo]x8.314JKTmo『x298.2K

=66.48mL

~p—1.01325x105pa

整式計算，算式和成果全對，得滿分。分步計算：氫口勺摩爾數(shù)算式對時得1分;氫體積的算式對向得1分，成

果對的（含單位和有效數(shù)字）各得1分。（4分）

8-2計算電解所需口勺時間（以小時為單位）。

生成66.48mL氫氣需2.717mmolX2=5.434mmol電子，電解所需時間為

_5.434x叱molx96485cmol

=1.250xl04s=3.472h

0.04193A

計算過程與成果各1分。（2分）

第9題（11分）

每個構(gòu)造簡式1分，其他答案不得分。（4分）

構(gòu)造簡式1和2各I分；構(gòu)造簡式3,3分（沒有烷氧基只好I分，B-羥基酮只好1分）。若2,3對換,

則得分也對換。其他答案不得分，例如丙酮自身縮合不得分。（5分）

原因：連在苯環(huán)的烷氧基對苯環(huán)的對位比對苯環(huán)的間位有更強(qiáng)日勺給電子共規(guī)效應(yīng)（0.5分）和更弱日勺

吸電子誘導(dǎo)效應(yīng)（0.5分），致使羥基間位口勺醛基比對位時醛基有更強(qiáng)的親電性（0.5分），因此在碳

酸鉀口勺弱堿條件下，對羥基苯甲醛與丙酮不發(fā)生縮合反應(yīng)而間位羥基苯甲醛可與丙酮發(fā)生羥醛縮合

反應(yīng)（0.5分）。