养胃的药-春天绽放的花蕊
2020
年全国高中化学知识竞赛决赛试题及答案
（一）
一、在机械制造业中，
为了消除金属制品中的残余应力和调整其内部
组织，
常采用有针 对性的热处理工艺，
以使制品机械性能达到设计要
求。
CO
和CO
2
的混合气氛用于热处理时，
调节
CO/CO
2
既 可成为氧化性气氛
（脱除钢制品中的过量碳），也可成为还原性气氛（保护制品在处理
过程中不 被氧化或还原制品表面的氧化膜）。反应式为：
Fe
(s)
+CO
2(g)
＝
=FeO
(s)
+CO
(g)
已知在
1673K
时
2CO
(s)
＋
O
2(g)
=2CO
2
△G
=-
278.4/kJ·mol
-1
2F e
(s)
＋
O
2(g)
=2FeO
(s)
△G
=-311.4/k
J·mol
-1
混合 气氛中含有
CO
、
CO
2
及
N
2
（
N
2
占
1.0%
，不参与反应）。
/CO
2
比值为多大时，混合气氛恰好可以防止铁的氧化？
2.< br>此混合气氛中
CO
和
CO
2
各占多少百分？
3.
混合气氛中
CO
和
CO
2
的分压比、体积比、摩尔比 及质量比是否相
同？若相同，写出依据；若不同，请说明互相换算关系。
4.
若往由上述气氛保护下的热处理炉中投入一定石灰石碎块，
如气氛
的总压不变（设为
101.3kPa
），石灰石加入对气氛的氧化还原性有
何影响？
二、RuCl
2
（
H
2
O
）
4
+
有二个异构体：
A
和
B
RuCl
3
（
H
2
O
）
3
也有二个异构体：
C
和
D
。C
、
D
分别按下式水解均生成
A
：
C
或
D+H
2
O=A+Cl
-
写出A
、
B
、
C
、
D
的结构并说明
C或
D
水解产物均为
A
的原因。
三、先阅读以下一段叙述，然后回答文后的问题。
四氮化四硫（
S
4
N
4
）是氮化硫类化合物中的一个。它可由二氯化二硫
与氨合成，为橙色晶 体。撞击或加热时易爆炸。
S
4
N
4
分子中的所有原
子一起 组成一个笼状结构，
四个氮原子组成平面四方形，
四个硫原子
组成一个四面体，
而氮原子四方平面正好平分硫原子的四面体，
两个
硫原子在平面上方，另外两个硫原子在平面 下方。分子中有
12
个
π
电子，
这
12
个
π
电子是完全非定域的，
所有
S-N
键键长均为～
162pm
，
键级为
1.65
。
问题
1.S
4
N
4
中
S
和
N
的氧化数各是多少？
2.
写出由二氯化二硫与氨形成
S
4
N
4
的反应式。< br>
3.
为什么不能由
N
2
和
S
合成
S
4
N
4
？
4.
请画出
S
4
N
4
的结构图。
5.N
和
S
原子是如何提供
12
个
π
电子的？< br>
6.S
4
N
4
为什么是有色物？
7.< br>所有
N-S-N
和所有
S-N-S
键角是否相等？
四、石墨具层状结构
1.
作图示出石墨中一层层状分子结构。
< br>2.
试指出石墨层状分子中碳原子（
C
）数与
C-C
化学键（ 将每对邻近
的碳原子与碳原子间的联线看作一个化学键）数的相对比例。
请对上述结论的导出作出论证。若能以二种方法论证更好。
3.
实验测得石 墨、
苯、
乙烯分子中
C-C
键键长依次为
142
、
140
、
133pm
。
请对上述系列中键长依次递减的现象作出合理的解释
（回答要简单明
了）。
五、化合物（
A
）的结构为
据报导（
A
）可由氟 代乙酸乙酯（
B
）与格氏试剂（
C
）先进行加成反
应，后经氧化、酯 化和还原反应等步骤而完成。
1.
请命名化合物（
A
）。
2.
化合物（
A
）有何立体化学现象？为什么？
3.写出化合物（
B
）和（
C
）的结构式，并请命名。
4.
写出化合物（
C
）的合成路线。
5.
写出（
B
）和（
C
）加成反应的历程。
6.
写出上述加成反应产物的氧化、
酯化及还原等各步反应产物的结构
式。
六、
在自然界中某些物理量之间的联系均以对数形式出现，
它们有相
似之 处。如：
ann
分布
（
1
）式是大气压强随高度等温变化公式。式中
p
1
、
p
2
表 示在高度为
h
1
、
h
2
处时气体的压强；
M
为气体的平均摩尔质量；
g
为重力加速度
9.80m·s
-2
；< br>R
为气体常数
8.314J·mol
-1
·K
-1
；
T
为热力学温度。
ron-Clausius
公式
这是液体蒸气压随温度变化的公式。
T
2
、
T
1
时液体蒸气压为
p
2
、
p
1
；
△
r
H
m
为液体的摩尔气化热，被近似看作定值，如水的△
r
H
m
H
2
O
＝
44010J·mol
-1
。
ius
公式
反应速度常数随温度变化 的公式中，
T
2
T
1
时反应速度常数为
k
2
、
k
1
；
E
为反应活化能，被近似看成定值。
4.
一级反应速度公式
c
2
、c
1
表示在时间为
t
2
、
t
1
时反应 物的浓度，
k
为一级反应的速率常
数。
根据以上知识计算下列问题：
已知鸡蛋中蛋白的热变作用为一级反应，反应活化能< br>E=85kJ·mol
-1
。
于海平面处在沸水中煮熟一个鸡蛋需
10
分钟。
现有一登山队员攀登上珠穆朗玛峰（海拔
8848m
）后在 山顶上用水煮
鸡蛋。问煮熟一个鸡蛋需多少分钟？
（设①空气中
80.0%
为
N
2
、
20.0%
为
O
2
；② 从海平面到山顶气温均为
25℃。）
七、
1.
邻苯二甲 酸酐
o-C
6
H
4
（
CO
）
2
O
在
AlCl
3
催化下与乙基苯
C
6
H
5< br>C
2
H
5
发生
酰基化反应，生成产物
R
。把 含
10.0
克
R
的丙酮溶液和
20
克活性石
膏（催 化剂）混匀，在减压（
1600Pa
）、360℃下加热
2
小时，得到
8.99
克产物
A
。产物
A
的元素分析（实测值）为：
C 81.11%
，
H5.21%
，
O13.82%
。用凝固点降低法测 得
A
的摩尔质量为
230g·mol（原子量：
H=1.01.C=12.0 .O=16.0
）
试从反应原理及实测数据推断
A
的：
（
1
）分子式
（
2
）结构式
（
3
）系统命名
（
4
）收率
2.30
～35℃A< br>在镍的催化下发生氢化反应，转变成氢化
A
。滤除催化
剂后，氢化
A< br>在空气中能自动快速氧化，重新转变成
A
，同时生成过
氧化氢
工业上把
A
溶解
（苯和高级醇）
混合溶剂中制 成与水不混溶的“工作
液”。
氧化工作液中的过氧化氢可用水提取。
提取物用蒸馏法加 以净
化和浓缩，制得过氧化氢产物。
根据方块流程图回答下列问题：
（
1
）进入Ⅰ塔的物料都是什么？
（
2
）Ⅰ、Ⅱ塔间装置起什么作用？
（
3
）进入Ⅱ塔的物料都是什么？
（
4
）Ⅰ、Ⅲ塔间的装置起什么作用？
（
5
）进入Ⅲ塔的物料都是什么？
（
6
）离开Ⅳ塔的物料都是什么？
实验题
人们为了研究生物体内蛋白质与过渡金属离 子配合物所产生的生命
活动。
常常合成一些结构类似但又简单的配合物，
从对这些模拟 化合
物的研究中可以观察到类似的生命现象。
合成
CoSalen
或
CuSalen
就
是这项研究工作的一部分。
所谓
Salen是水杨醛与乙二胺缩合形成的产物。
通常醛类与有机胺类
缩合的产物统称为西佛碱，所以< br>Salen
就是水杨醛缩乙二胺西佛碱。
水杨醛，系统命名为邻羟基苯甲醛。乙二胺系统 命名为
1
，
2
—二氨
基乙烷。
实验目的：
合成
CuSalen
，并定量分析其中铜的百分含量，以确认其
是单核配合物的结构。
实验要求：
1.
合成水杨醛缩乙二胺西佛碱；
2.
合成
CuSale n
；
3.
用自己合成出来的干燥样品，用碘量法测定其中
的铜的百分含量；< br>4.
回答实验中提出的问题。
问题：
1.
已知
2
，
4
—戊二酮，又名乙酰丙酮在溶液中存在如下平衡：
1.
已
知
2
，
4
—戊二酮，又名乙酰丙酮在溶液中 存在如下平衡：
乙酰丙酮与乙二胺以
2∶1
摩尔比作 用可生成缩合物（
A
）该缩合物
（
A
），与等摩尔的醋酸铜可以形成 铜的配位数为四的配合物，试写
出该配合物的结构式。
2.
阅读实验步骤以 后写出第Ⅰ，Ⅱ二步的反应方程式，包括
CuSalen
的结构式。并算出
CuSal en
中铜的理论百分含量。
实验步骤：
Ⅰ、西佛碱的合成
在
100
毫升的锥形烧瓶中放入
2.4 4
克
（
0.02mol
，
2.3
毫升）
水杨醛，< br>再加入
10
毫升
95%
的乙醇；另外在
10
毫升的量 筒中放
2
毫升乙醇和
0.6
克（
0.01mol
，
0.7
毫升）乙二胺，搅拌均匀。先将烧瓶在
70℃
水浴上稍加温热，再将乙二胺醇溶 液慢慢滴加到水杨醛的醇溶液中
去，边滴边摇振，
此时立即有黄色片状晶体析出。加完后再振摇 或稍
温热
5
分钟使其反应完全。放置冷却后在布氏漏斗上吸滤。用二次，
每次
2
毫升乙醇荡洗烧瓶转移所有的结晶，最后用几滴乙醇洗涤晶
体，吸滤压干，在（40 ℃）红外灯下晾干晶体，称重，计算此步的产
率。Ⅱ、
CuSalen
的合成
先在一锥形烧瓶中放
1.5
克醋酸铜
[Cu
（
CH
3
COO
）
2
·H
2
O]
和
50
毫升
95%
乙醇，再在热水浴上摇荡烧瓶使该盐尽量溶解，配制成饱和溶液，待
用。< br>
称取上一步制得的干燥的西佛碱
2
克，置于
250
毫升锥形 瓶中，加
30
毫升
95%
乙醇和两粒小沸石，装上回流装置，用水浴锅加热， 待西
佛碱全部溶解后，
熄灭煤气灯。
从冷凝管顶端慢慢地加入配制好的温
热的 饱和醋酸铜溶液，
同时握住铁台架摇晃烧瓶，
使后应物充分混合。
再用二份，
每份
20
毫升乙醇溶解剩余的未溶解的醋酸铜固体
（温热，
促使全部溶解）， 最后再用
10
毫升乙醇冲洗冷凝管壁（加醋酸铜时
所用的乙醇总体积不得超过
100
毫升），加料约需
10
分钟，加完后
再回流
20
分钟 。停止回流，冷却，滤出绿色结晶，用少许
95%
乙醇
荡洗烧瓶，然后再用几滴冷乙醇 洗晶体，直至滤出液无蓝色。取出结
晶在已知重量的表面玻璃上晾干（置于红外灯下，约
40℃ ），称重，
计算产率，并尽快将干产品装入称样瓶，放到干燥器中干燥半小时，
彻底干燥（与此 同时做下一步实验的准备工作）。
Ⅲ、铜的百分含量分析
在两只洁净的< br>250
毫升锥形烧瓶，中，分别准确称取前一步合成的
CuSalen
干燥晶体
0.2
～
0.3
克，这两份试样做平行分析。（注意！
由于样品比重 小，敲击样品瓶时要特别注意，防止溅失，洒落在瓶口
的试样可在加浓
H
2
S O
4
时冲洗下去）。
在通风橱中，向试样瓶中滴加
5
～< br>6
毫升浓硫酸（滴瓶的滴管约
1
毫
升
/
管）。在石棉 网上轻轻摇动烧瓶，用小火加热，促使分解。当出
现绿色澄清液时大火加热，溶液变成血红色。最后有< br>SO
3
气雾放出，
停止加热。待其冷却后加
6
～
9< br>毫升过氧化氢，立即有激烈的气泡，
待气泡平息后，加热使碳化物分解。当试液呈浅蓝色时，（如果试液
只呈浅绿色，说明
H
2
O
2
不够，尚需再添 加
H
2
O
2
）继续加热冒大泡，赶
去多余的
H2
O
2
。冷却后用水洗瓶壁。用
1∶1
的氨水，调至出现铜氨< br>络离子的蓝色，再滴
1∶1
的醋酸，调至原来的浅蓝色。然后过量
1
毫 升。加水稀释至
100
毫升，加
1
克
KI
固体，立即盖上塞 子，轻晃
后，放在暗处放置
10
分钟。用水洗瓶塞，用硫代硫酸钠标准溶液滴
定，轻轻摇动，注意防止碘挥发，滴至浇黄色，由于室温较低，试样
较稠，碘被裹着，反应速度较慢，滴 到浅黄色时，若摇晃后又使黄色
加深，
则必须继续滴加标准液，
直至溶液呈浅黄色而且 摇晃不再加深
为止。加
0.5%
的淀粉溶液
2
毫升，立即呈蓝色，继 续用硫代硫酸钠
溶液滴至蓝色近乎退去，再加
10
毫升
10%KSCN
溶液，旋摇锥形瓶，
蓝色重新出现，继续滴定，至呈灰白色，记下滴定管的刻度。将锥形
瓶放 到热水浴中摇晃（约热至
40℃），如不再出现蓝色则刚才的读
数为终点；
若又有蓝色 出现则补滴标准液直至蓝色消失即为终点。
计
算
Cu
的百分含量。
问题：
3.
你测定的铜含量是否符合理论数值，如果不符合你将如何解释？
4.3
，
3
—二甲基—
2
，
4
—戊二酮与乙二胺以
1∶1
摩尔比缩合成西佛
碱，
该西佛碱再与铜形成配合物。
试写出该西佛碱 和该配合物的结构
式。
5.
碘量法滴定时，为什么最后还要追加
KSCN
溶液？
1991
年全国化学竞赛试题答案
一、< br>2CO
(g)
＋
O2
(g)
=2CO2
(g)
（
1
）
△G
=-
278.4kJ·mol
-1
2Fe
(s)
+O2
(g)
=2FeO
(s)
（
2
）
△G
＝
-
311.4kJ·mol
-1
[
（
2
）
-
（
1
）
]/2
得
养胃的药-春天绽放的花蕊
养胃的药-春天绽放的花蕊
养胃的药-春天绽放的花蕊
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养胃的药-春天绽放的花蕊
养胃的药-春天绽放的花蕊
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