中國化學會第26屆全國高中學生化學競賽(省級賽區)試卷
（2023年9月2日 9︰00－12︰00 共計3小時）
● 競賽時間3小時。遲到超過30分鐘者不能進考場。開始考試後1小時內不得離場。時間到，把試卷（背面前上）放在桌面上，立即起立撤離考場。
● 試卷裝訂成冊，不得拆散。所有解答必須寫在站定的方框內，不得用鉛筆填寫。草稿紙在最後一頁。不得持有任何其他紙張。
● 姓名、報名號和所屬學校必須寫在首頁左側指定位置，寫在其他地方者按廢卷論。
允許使用非程式設計計算器以及直尺等文具
第1題（7分）
1-1 向硫酸鋅水溶液中滴加適當濃度的氨水至過量，發生兩步主要反應。簡述實驗現象並寫出兩步主要反應的離子方程式。
無色溶液產生白色沉澱，後逐漸溶解
（1分，如只寫白色沉澱溶解不扣分，未表明白色，扣0.5分）
（1）zn2++2nh3+2h2o=zn(oh)2↓+2nh41分）
寫成如下形式均給分：zn2++2nh3·h2o=zn(oh)2↓+2nh4+
zn(h2o)6]2++2nh3·h2o=zn(oh)2↓+2nh4+ +6h2o
zn(h2o)6]2++2nh3=zn(oh)2↓+2nh4+ +2h2o
（2）zn(oh)2 + 2nh4+ +2nh3 = [zn(nh3)4]2+ +2h2o
如寫成zn(oh)2 +4nh3 = [zn(nh3)4]2+ +2oh— 也對，如產物寫成[zn(nh3)6]2+扣0.5分，因主要產物是[zn(nh3)4]2+
1-2 化合物[cu(pydc)(amp)] ·3h2o]的組成為c11h14cun4o7，熱重分析曲線表明，該化合物受熱分解發生兩步失重，第乙個失重峰在200～250℃，失重的質量分數為15.2%。第二個失重峰在400～500℃，失重後的固態殘渣質量為原化合物質量的20.
0%。pydc和amp是含有芳環的有機配體。通過計算回答：
（1）第一步失重失去的組分。
水分子或 h2o 3個水分子或3h2o c11h14cun4o7的式量約377.8，失去3個水分子，失重質量分數理論值為14.3%。1分
（2）第二步失重後的固態殘渣是什麼，解釋理由。
cuo或cu2o的混合物（2分）
理由：cuo、cu2o及c11h14cun4o7的式量分別為79.55、143.
1和377.8。若殘渣為cuo，則失重質量分數為79.
55/377.8=21.1%；若殘渣為cu2o，則質量分數為143.
1/(377.8×2)=18.9%，實驗值為20%介於兩者之間，故殘渣是兩者的混合物。
（1分）
只答cuo或只答cu2o，只得1分 。答cuo和cu混合物，計算正確，理由表述清晰，也可得3分。
雖然計算正確，但物質在題設條件下不存在（如乙炔銅、氫化銅等），也可得1分（計算分）。
第2題 （7分）a和x是兩種常見的非金屬元素，其核外電子數之和為22，價電子數之和為10。在一定條件下可生成ax、ax3（常見的lewis酸）、a2x4和a4x4，反應如下：
a(s) + 3/2x2(g) ax3(g)
ax3(gax(g) +2x(g)
2hg +2x(g) hg2x2(g)
ax(g) +ax3(g) a2x4(g)
4 ax(g) a4x4(s)
2-1 指出a和x各是什麼元素。
a： b x： cl 共3分各1.5分
2-2 a4x4具有4個三重旋轉軸，每個a原子周圍都有4個原子，畫出a4x4的結構示意圖。
（2分）
2-3 寫出ax3與ch3mgbr按計量數比為1∶3反應的方程式。
bcl3+3ch3mgbr ——>b(ch3)3+3mgbrcl1分）
ax3+3ch3mgbr ——>b(ch3)3+3mgbrcl
寫成bcl3+3ch3mgbr ——>b(ch3)3+3/2mg br2+3/2mgcl2 也可
2-4 寫出a2x4與乙醇發生醇解反應的方程式。
b2cl4 + 4c2h5oh —> b2(oc2h5)4 +4hcl （1分）
a2x4 + 4c2h5oh —> a2(oc2h5)4 +4hx
第3題（10分）cuso4溶液與k2c2o4溶液反應，得到一種藍色晶體。通過下述實驗確定該晶體的組成：
(a)稱取0.2073g樣品，放入錐形瓶，加入40ml2mol·l—1的h2so4，微熱使樣品溶解，加入30ml水，加熱近沸，用0.02054 mol·l—1kmno4溶液滴定至終點，消耗24.
18ml。
(b)接著將溶液充分加熱，使淺紫紅色變為藍色，冷卻後加入2gki固體和適量na2co3，溶液變為棕色並生成沉澱。用0.04826mol·l—1的na2s2o3溶液滴定，近終點時加入澱粉指示劑，至終點，消耗12.
69ml。
3-1 寫出步驟a中滴定反應的方程式。
2mno4— + 5h2c2o4 + 6h+ == 2mn2+ 10co2↑+ 8h2o （1分）
3-2 寫出步驟b中溶液由淡紫色變為藍色的過程中所發生反應的方程式。
4mno4— + 12h+ == mn2+ + 5o2↑+ 6h2o （2分）
3-3 用反應方程式表達ki在步驟b 中的作用：寫出na2s2o3滴定反應的方程式。
ki與cu2+ 作用：2cu2+ + 5i— == 2cui↓ +i3— （1分）
3-4 通過計算寫出藍色晶體的化學式（原子數取整數）。
根據3-1中的反應式和步驟a中的資料，得：
n(c2o42—) = 0.02054 mol·l—1×24.18ml×5/2 == 1.241mmol （1分）
根據3-3中的反應式和步驟b中的資料，可得：
n(cu2+)==0.04826 mol·l—1×12.69ml==0.6124mmol （1分）
n(cu2+)∶n(c2o42—)== 0.6124mmol∶1.2416mmol == 0.4933 ≈ 0.5
配離子組成為[cu(c2o4)2]21分）
由電荷守恆，晶體的化學式為k2[cu(c2o4)2]·xh2o
結晶水的質量為：0.2073g — 0.6124×10—3mol×m[k2cu(c2o4)2]
0.2073g — 0.6124×10—3mol×317.8g·mol—1=0.0127g
n(h2o) = 0.0127g/(18.02g·mol—1) = 0.000705mol =0.705 mmol
n(h2o)∶n(cu2+) = 0.705 ∶ 0.6124 = 1.15 x≈1
或用n(c2o42—)和n(cu2+)實驗資料的均值0.6180mmol計算水的質量：
0.2073g — 0.6180×10—3mol×m[k2cu(c2o4)2] = 0.0109 g
n(h2o) = 0.0109 g/(18.02g·mol—1) = 0.000605mol =0.605mmol
n(h2o)∶n(cu2+) = 0.605∶ 0.6124 = 0.989 x≈1
其他合理的方式，均給分。
第4題（5分）2023年中子衍射實驗證實：trans-[co(en)2cl2]2cl·hcl·2h2o晶體中只存在3種含鈷的a+和cl—。x+中所有原子共面，有對稱中心和3個相互垂直的鏡面。
注：en是乙二胺的縮寫符號。
4-1 畫出a+及其立體異構體的結構簡圖。
4-2 畫出x+的結構圖。
（2分） 畫成實線扣1分，未寫正號不扣分。
第5題（8分）從尿素和草酸的水溶液中得到一種超分子晶體。x射線衍射實驗表明，該晶體屬於單斜晶系，晶胞引數a=505.8pm，b=1240pm，c=696.
4pm，β=98.13°。晶體中兩種分子通過氫鍵形成二維分子結構，晶體密度d=1.
614g·cm—3。
5-1 推求晶體中草酸分子和尿素分子的比例。
晶胞體積v=abcsinβ= 505.8pm×1240pm×696.4pm×sin98.13°=4.324×10—22cm—3 1分
晶胞質量 = vd = 4.324×10—22cm—3×1.614g·cm—3=6.979×10—22g 1分
（1）若晶胞中含1個草酸分子和1個尿素分子，則質量為2.493×10—22g，密度約為0.577 g·cm—3，不符合測定結果，也不符合對稱性要求。
（2）若晶胞中含1個草酸分子和2個尿素分子，則質量為3.490×10—22g，密度約為0.8071 g·cm—3，也不符合測定結果，也不符合對稱性要求。
（3）若晶胞中含2個草酸分子和4個尿素分子，則質量為6.980×10—22g，密度符合測定結果，對稱性也滿足題意。
因而晶胞中含有22個草酸分子和4個尿素分子，即二者比例1∶2。 1分
5-2 畫出乙個化學單位的結構，示出其中的氫鍵。
3分） 化學單位：1分只畫出1個草酸分子和1個尿素分子，不給分。
氫鍵： 2分
只畫出2個草酸的羥基與尿素的羰基形成較強的o—h…o氫鍵，得1分。
只畫出2個尿素的氨基與草酸的羧基形成較弱的n—h…o氫鍵，得1分。
第6題（6分）2，3—吡啶二羧酸，俗稱喹啉酸，是一種中樞神經毒素，阿爾茲海默症、帕金森症等都與它有關。常溫下喹啉酸呈固態，在185～190℃下釋放co2轉化為菸酸。
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