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中国化学会第21届全国高中学生化学竞赛（省级赛区）试题（2007年9月16日 9：00 - 12：00共3小时）题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 总分满分12 6 10 7 10 12 8 4 10 12 9 100得分评卷人●竞赛时间3小时。
迟到超过半小时者不能进考场。
开始考试后1小时内不得离场。
时间到，把试卷(背面朝上)放在桌面上，立即起立撤离考场。
●试卷装订成册，不得拆散。
所有解答必须写在指定的方框内，不得用铅笔填写。
草稿纸在最后一页。
不得持有任何其他纸张。
●姓名、报名号和所属学校必须写在首页左侧指定位置，写在其他地方者按废卷论处。
●允许使用非编程计算器以及直尺等文具。
第1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。
1-1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多种假设，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。
1-2该离子的结构能否用经典的共价键理论说明？简述理由。
1-3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，在石油中发现了一种新的烷烃分子，因其结构类似于金刚石，被称为“分子钻石”，若能合成，有可能用做合成纳米材料的理想模板。
该分子的结构简图如下：1-4该分子的分子式为；1-5该分子有无对称中心？1-6该分子有几种不同级的碳原子？1-7该分子有无手性碳原子？1-8该分子有无手性？第2题（5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+H2ONH2OH+HN﹡O2→ B+H2OA、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。
中国化学会第21届全国高中学生化学竞赛（省级赛区）试题（2007年9月16日 9：00 - 12：00共3小时）题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 总分满分 12 6 10 7 10 12 8 4 10 12 9100 得分 评卷人● 竞赛时间3小时。
迟到超过半小时者不能进考场。
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时间到，把试卷(背面朝上)放在桌面上，立即起立撤离考场。
● 试卷装订成册，不得拆散。
所有解答必须写在指定的方框内，不得用铅笔填写。
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不得持有任何其他纸张。
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第1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。
1-1 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CH 5+的存在，人们曾提出该离子结构的多种假设，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。
1-2 该离子的结构能否用经典的共价键理论说明？简述理由。
1-3 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，在石油中发现了一种新的烷烃分子，因其结构类似于金刚石，被称为“分子钻石”，若能合成，有可能用做合成纳米材料的理想模板。
该分子的结构简图如下：1-4 该分子的分子式为 ；1-5 该分子有无对称中心？1-6 该分子有几种不同级的碳原子？ 1-7 该分子有无手性碳原子？ 1-8 该分子有无手性？第2题（5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：NH 2OH+HN ﹡O 2→ A +H 2ONH 2OH+HN ﹡O 2→ B +H 2OA 、B 脱水都能形成N 2O ，由A 得到N ﹡NO 和NN ﹡O ，而由B 只得到NN ﹡O 。
全国高中学生化学竞赛决赛理论试题及答案第一题（6分）选取表1中的合适物质的字母代号（A～H）填人相应标题（①一⑧）后的括号中（单选），并按要求填空。
A B C D E F G HNO2+ NO N2O3N2H4NH3 N2O4H2N2O2NH2OH）不是平面分子，其衍生物用作高能燃料。
②（）存在两种异构体，其中一种异构体的结构为。
③（）具有线型结构，Lewis结构式中每个键的键级为2.0。
④（）是无色的，平面分子，它的一种等电子体是。
⑤（）既有酸性，又有碱性，可作制冷剂。
⑥（）既有酸性，又有碱性；既是氧化剂，又是还原剂，主要做剂。
⑦（）是顺磁性分子。
⑧（）水溶液会分解生成N20,反应式为。
第二题(6分)图1是元素的△f G m/F一Z图，它是以元素的不同氧化态Z与对应物种的△f G m/F 在热力学标准态pH =0或pH == 14的对画图。
图中任何两种物种联线的斜率在数值上等于相应电对的标准电极电势ψA或ψB，A、B分别表示pH＝0（实线）和pH＝14（虚线）。
上图中各物种的△f G m/F的数值如表2所示。
表2 各物质的△f G m/FA X- X2HXO HXO2 XO3- XO4-F -3.06 0 / / / /Cl -1.36 0 1.61 4.91 7.32 9.79Br -1.06 0 1.60 / 7.60 11.12I -0.54 0 1.45 / 5.97 9.27B X-X2XO- XO2- XO3-XO4-F -3.06 0 / / / /Cl -1.36 0 0.40 1.72 2.38 3.18Br -1.06 0 0.45 / 2.61 4.47I -0.54 0 0.45 / 1.01 2.41⒈用上表提供的数据计算：ψA(IO3-/I-) ψB(IO3-/I-) ψA(ClO4-/HClO2)⒉由上述信息回答：对同一氧化态的卤素，其含氧酸的氧化能力是大于、等于还是小于其含氧酸盐的氧化性。
中国化学会第21届全国高中学生化学竞赛（省级赛区）试题（2007年9月16日9：00 - 12：00共3小时）题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 总分满分12 6 10 7 10 12 8 4 10 12 9 100得分评卷人●竞赛时间3小时。
迟到超过半小时者不能进考场。
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第1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。
1-1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多种假设，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。
1-2该离子的结构能否用经典的共价键理论说明？简述理由。
1-3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，在石油中发现了一种新的烷烃分子，因其结构类似于金刚石，被称为“分子钻石”，若能合成，有可能用做合成纳米材料的理想模板。
该分子的结构简图如下：1-4该分子的分子式为；1-5该分子有无对称中心？1-6该分子有几种不同级的碳原子？1-7该分子有无手性碳原子？1-8该分子有无手性？第2题（5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+H2ONH2OH+HN﹡O2→B+H2OA、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。
中国化学会第21届全国高中学生化学竞赛（省级赛区）答案第1题(12分)1-1 Si+4OH-=SiO44-+2H2(1分) SiO44-+4H2O=Si(OH)4+4OH-(1分)若写成Si+2OH-+H2O=SiO32-+2H2 SiO32-+3H2O=Si(OH)4+2OH-，也得同样的分。
但写成Si+4H2O=Si(OH)4+2H2不得分。
写不写↓(沉淀)和↑(气体)不影响得分。
1-2不能。
(1分)经典共价键理论认为原子之间通过共享电子对而成键。
C为第二周期元素，只有4个价层轨道，最多形成4个共价键。
(1分)理由部分：答“C原子无2d轨道，不能形成sp3d杂化轨道”，得1分；只答“C原子没有2d 轨道”，得0.5分；只答“C原子有4个价电子”，得0.5分；答CH5+中有一个三中心二电子键，不得分(因按三中心二电子键模型，CH5+离子的C-H键不等长)。
1-3 该离子是(A或质子酸)。
(2分)多选或错选均不得分。
1-4 C26H30。
(分子式不全对不得分)(2分)1-5 该分子有无对称中心？有。
(1分)1-6 该分子有几种不同级的碳原子？3种。
(答错不得分)(1分)1-7 该分子有无手性碳原子？有。
(1分)1-8 无。
(1分)第2题(6分)对每一式，只写对原子之间的连接顺序，但未标对价电子分布，只得1分；未给出立体结构特征不扣分；未标出同位素符号不扣分，但B中将星号标错位置扣0.5分。
第3题(10分)3-1 ··AcB□CbA□BaC□A···(5分)大写字母要体现出Cl层作立方最密堆积的次序，镁离子与空层的交替排列必须正确，镁离子层与氯离子层之间的相对位置关系(大写字母与小写字母的相对关系)不要求。
必须表示出层型结构的完整周期，即至少写出包含6个大写字母、3个小写字母、3个空层的排列。
若只写对含4个大写字母的排列，如“···AcB□CbA···”，得2.5分。
中国化学会第21届全国高中学生化学竞赛（省级赛区）试题（2007年9月16日 9：00 - 12：00共3小时）题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 总分满分 12 6 10 7 10 12 8 4 10 12 9100 得分 评卷人● 竞赛时间3小时。
迟到超过半小时者不能进考场。
开始考试后1小时内不得离场。
时间到，把试卷(背面朝上)放在桌面上，立即起立撤离考场。
● 试卷装订成册，不得拆散。
所有解答必须写在指定的方框内，不得用铅笔填写。
草稿纸在最后一页。
不得持有任何其他纸张。
● 姓名、报名号和所属学校必须写在首页左侧指定位置，写在其他地方者按废卷论处。
●允许使用非编程计算器以及直尺等文具。
第1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。
1-1 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CH 5+的存在，人们曾提出该离子结构的多种假设，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。
1-2 该离子的结构能否用经典的共价键理论说明？简述理由。
1-3 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，在石油中发现了一种新的烷烃分子，因其结构类似于金刚石，被称为“分子钻石”，若能合成，有可能用做合成纳米材料的理想模板。
该分子的结构简图如下：1-4 该分子的分子式为 ；1-5 该分子有无对称中心？1-6 该分子有几种不同级的碳原子？ 1-7 该分子有无手性碳原子？ 1-8 该分子有无手性？第2题（5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：NH 2OH+HN ﹡O 2→ A +H 2ONH 2OH+HN ﹡O 2→ B +H 2OA 、B 脱水都能形成N 2O ，由A 得到N ﹡NO 和NN ﹡O ，而由B 只得到NN ﹡O 。
第1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。
如下：1-4该分子的分子式为；1-5该分子有无对称中心？1-6该分子有几种不同级的碳原子？1-7该分子有无手性碳原子？1-8该分子有无手性？第2题（5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+H2ONH2OH+HN﹡O2→B+H2OA、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3题（8分）X-射线衍射实验表明，某无水MgCl2晶体属三方晶系，呈层形结构，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;p=2.53g·cm-3。
3-1 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4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：利用上述信息，通过作图，推断化合物A的化学式，并给出计算过程。
第5题（10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·L-1氢氧化钠水溶液在100 mL圆底烧瓶中混合，加热回流1小时；冷至室温，加入50 mL20%硝酸后，用25.00mL 0.1000mol·L-1硝酸银水溶液处理，再用0.1000mol·L-1NH4SCN水溶液滴定剩余的硝酸银，以硫酸铁铵为指示剂，消耗了6.75 mL。
全国高中学生化学竞赛实验试题营号从盐泥中提取七水合硫酸镁注意事项：1、实验考试总分计为100分。
实验考试用纸包括“实验试题”和“实验报告”两部分。
实验试题第6页由监考教师逐人发放。
2、实验考试时间为5小时，每超过5分钟扣3分，最长不得超过20分钟。
请考生仔细阅读试题内容，合理安排时间。
可用自备的计算器处理数据。
3、实验前请检查所提供的仪器，若有问题，向监考教师报告。
4、若制备实验失败，可向监考教师索要产品进行分析，但要扣除30分。
若出现制备实验重做，每索要一次原料扣除10分。
分析实验中，平行测定少做一次扣3分，重称1次扣2分。
5、需监考教师签字处，考生务必主动配合，未签字者实验结果按无效论处。
伪造数据者，按零分计。
6、注意安全，必须配戴防护眼镜和手套。
7、废弃物和回收的溶剂应放入指定的容器内。
8、完成全部实验内容后将产品、实验报告和实验试题交给监考教师，并由监考教师签字。
清洗仪器并整理桌面后方可离开考场（清理时间不计入实验时间）。
一、实验内容盐泥是氯碱工业中的废渣，分为一次盐泥和二次盐泥。
一次盐泥中含有镁、钙、铁、铝、锰的硅酸盐和碳酸盐等成分，其中含镁（以Mg(OH)2计）约15%。
本实验要求从一次盐泥中提取MgSO4·7H2O。
本实验考试具体内容包括下列三个部分：1、从一次盐泥中提取MgSO4·7H2O。
2、测定MgSO4·7H2O的含量。
3、回答思考题并完成实验报告。
二、物质的某些性质1、K sp [Mg(OH)2]=6.0×10-10K sp [Ca(OH)2]=3.7×10-6K sp [Fe(OH)3]=3.0×10-39 K sp [Fe(OH)2]=8.0×10-16K sp [Mn(OH)2]=4.0×10-14K sp [Al(OH)3]=1.3×10-332、物质的溶解度（g/100gH2O）3、相对原子质量：H l.01，O 16.00，S 32.07，Mg 24.31，Zn 65.39三、主要试剂和仪器1、试剂各人实验桌上：工业盐泥（26克），6 mol·L-1HCl，1:1 NH3·H2O，铬黑T指示剂，EDTA标准溶液（500 mL）。
中国化学会第21届（2007年）全国高中学生化学竞赛（省级赛区）试题第一题（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＋H2OA、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·cm－3。
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。
中国化学会第21届全国高中学生化学竞赛（决赛）实验试题
利用废聚酯饮料瓶回收对苯二甲酸
一、实验目的
目前市场上大量碳酸饮料、矿泉水、食用油等产品包装瓶几乎都是用PET（聚对苯二甲酸乙二醇酯，简称聚酯）制做的。
据统计，我国年生产和消耗聚酯瓶在12亿只以上，折合聚酯废料为6.3万吨。
世界范围内每年消耗的聚酯量为1300万吨，其中用于包装饮料瓶的聚酯量达15万吨。
废旧聚酯瓶进入环境，不能自发降解，将造成严重的环境污染和资源浪费。
因此如何有效地循环利用废旧聚酯瓶是一项非常重要、非常有意义的工作。
废PET经化学解聚制备PET 的初始原料对苯二甲酸（TPA）及乙二醇（EG），形成资源的循环利用，既可有效治理污染，又可创造巨大的经济和环境效益，是实现聚酯工业可持续发展战略的重要途径之一。
本实验是一个综合性实验，涵盖合成、分析等手段，目的在于考察选手的基本实验技能和综合实验能力。
同时增强选手们的环保意识，了解化学与人们生活的密切关系，具体认识到化学“无所不在，无处不用”，“人人处处都离不开它”。
激发选手们投身于化学事业的热情和积极性。
本实验包括以下内容：
1．产品的制备 2．产品质量分析 3．完成实验报告
二、主要试剂及产物的性质
三、主要试剂用量及规格
四、实验步骤
1.回收
在100 mL四颈瓶上分别装置冷凝管，搅拌器和温度计（注意：安装仪器时留出后面改装成蒸馏装置的高度），装置搭好后，请监考老师确认。
然后依次加入5.00 g废饮料瓶碎片、0.05 g氧化锌（2种原料均已称好放在干燥器内自封塑料袋中）、 5 g 碳酸氢钠和 25 mL乙二醇。
加毕，缓慢搅拌，油浴加热（注意：油浴中须挂温度计，控制浴温＜220℃）。
10分钟内使体系温度升到130℃，体系开始激烈反应并有气体逸出。
继续升温反应，PET逐步分解，于5分钟内将温度升至180℃（不超过185℃），在此温度下反应15分钟。
反应完毕,体系呈白色稠浆状。
降下油浴，冷却至160℃左右停止搅拌，将搅拌回流装置改成搅拌蒸馏装置，水泵减压，油浴加热蒸去乙二醇，记录乙二醇的沸点及回收体积（装入细口瓶中，
贴上标签，写上选手营号、产品名称及体积）。
从乙二醇馏出开始，蒸馏15分钟后撤去油浴，稍冷后解除真空，擦去反应瓶外壁的硅油，向四颈瓶中加入50 mL沸水，搅拌使四颈瓶中的残留物溶解，溶液温度维持在60℃左右（可用水浴锅保温，加速溶解），5分钟左右即可溶完（溶液中尚有少量白色不溶物及未反应的PET）。
拆除装置，将四颈瓶中的混合物用布氏漏斗及滤纸抽滤除去少量不溶物，滤毕，用25 mL热水洗涤四颈瓶和滤纸，记录滤液颜色。
将滤液转移到400 mL烧杯中，用25 mL水荡洗吸滤瓶并倒入烧杯中，再添加水使溶液总体积达200 mL，加入2粒沸石，将烧杯置于石棉网上加热煮沸。
取下烧杯，取出沸石后趁热边搅拌边用8～10 mL 1∶1 HCl酸化，酸化结束，体系呈白色浆糊状。
冷至室温后再用冰水冷却。
用砂芯漏斗抽滤，滤饼用蒸馏水洗涤数次，每次25 mL，洗至滤出液pH=6，抽干后再用10 mL丙酮分2次洗涤，抽干。
将滤饼置于已称重的扁型称量瓶中（事先贴上标签，写上称量瓶质量和选手营号），摊开，置于微波炉中干燥（微波干燥条件：功率
500 W，时间：每次5 min，干燥2次，由监考老师操作。
第一次干燥后取出用磨口塞将产品压成粉末以便更快干燥，第二次干燥后将样品置于干燥器中，冷却至室温后称重）。
记录对苯二甲酸的产量（须由监考老师签字确认），并计算回收率（用 % 表示，小数点后保留1位数字）。
取约1 g产品装入称量瓶中，并放入干燥器内，用容量法测定对苯二甲酸的含量。
余下产品也放入干燥器中。
2.对苯二甲酸含量的测定
用差减法称取0.18~0.23 g（准确至0.0001 g）对苯二甲酸样品2份于250 mL烧杯中，分别加入30 mL DMF，搅拌溶解，加入10 mL蒸馏水，搅匀后加4滴酚酞指示剂，用0.1 mol·L-1左右的氢氧化钠标准溶液滴定至微红色，0.5 min内不褪色即为终点（样品的称量数据和NaOH 溶液的滴定读数须经监考老师签字确认）。
计算样品中对苯二甲酸的含量和分析结果的相对误差。
（注：氢氧化钠标准溶液的浓度应以黑板上所标的浓度为准，滴定时请在瓷板上垫2张白纸，便于观察）
五、回答问题（答案必须写在实验报告中指定位置）
1.本实验中回收乙二醇时，采用减压蒸馏有哪些优点？
2.减压蒸馏时，为什么一定要达到大致所需的真空度后，才开始加热蒸馏，而不是先加热后减压？在停止蒸馏时，先卸下热浴，冷却后慢慢放气，为何水泵须最后关闭？。
