2005年全国高中化学竞赛试题解答.doc

2005年全国高中学生化学竞赛试题 第1题（9分）用α粒子撞击铋－209合成了砹－211。所得样品中砹－211的浓度10－8mol/L，砹－211足以研究化学性质。写出合成砹的核反应方程式。 （2分） 已知室温下用CCl4萃取I2的分配系数为cI2(CCl4)/cI2(H2O)=84，预计用CCl4萃取AtI的分配系数cAtI(CCl4)/cAtI(H2O) 84（填 , 或 ＝）;理由是 AtI是极性分子 （1.5分）。 已知I2 + I－ ?－－ ?－－－－－－ AtI + 2I2 + 5Ag+ + 3H2O = 5AgI + AtO3－－ 第2题（12分）为纪念1905年爱因斯坦连续发表6篇论文导致物理学大变革100周年，今年被定为国际物理年。本题涉及的“热电效应”机理也是爱因斯坦首先阐释的，即他提出的被后人称为“爱因斯坦振荡器”的独立振荡原子与温度关系的模型。 左上图是热电效应之一的图解。给出图中所有英文单词（或词组）及物理学符号的意义，并为此图写一篇不超过200字（包括标点符号等）的说明文。 input—— 输入 hot—— 热（端） cold—— 冷（端） heat flow—— 热流 I —— 电流强度 n —— n型半导体 p ——p型半导体 i+—— 正电流 (各0.25分) 向热电材料构成的半导体的n-p结的远端输入外电流，半导体发生空穴导电，电流流经n-p结时发生复合，外电流输入的能量转化为热流，使n-p结的温度越来越低，而其远端的温度越来越高，即有类似冰箱制冷的效应。 (4分) 右上图是化学家合成的能实现热电效应的一种晶体的晶胞模型。图中的大原子是稀土原子，如镧；小原子是周期系第五主族元素，如锑；中等大小的原子是周期系VIII 族元素，如铁。按如上结构图写出这种热电晶体的化学式。给出计算过程。提示：晶胞的6个面的原子数相同。设晶体中锑的氧化态为－1，镧的氧化态为+3，问：铁的平均氧化态多大？ 化学式 LaFe4Sb12（2分）（写La2Fe8Sb24 扣1分）铁的氧化态 9/4 = 2.25 （1分） 计算化学式的过程如下：晶胞里有2个La原子（处于晶胞的顶角和体心）；有8个Fe原子（处于锑形成的八面体的中心）；锑八面体是共顶角相连的，平均每个八面体有6/2＝3个锑原子，晶胞中共有8个八面体，8x3=24个锑原子；即：La2Fe8Sb24。其他合理过程也可。（3分） 第3题（10分）等摩尔的丙酮和过氧化氢混合，在盐酸催化下生成白色粉末A和水，反应进行完全，产物分子总数是反应物分子总数的2/3。A在撞击、摩擦和加热时发生爆炸，被称为熵炸弹。 A分子中氧的化学环境相同。画出A的立体结构（H原子不必画出）。 A发生爆炸生成丙酮等物质，并不燃烧起火。写出爆炸的反应方程式。 为什么A被称为“熵炸弹”？ 合成A是十分危险的，不慎会在合成时瞬即发生爆炸，例如，温度稍高，反应将生成A的同系物B，B的相对分子质量为A的2/3。画出B的结构；B比A更容易爆炸，应如何从结构上理解？（注：在H2O2分子中的H—O—O夹角约95oC，面夹角约112oC。） 3-1 参考图： (注：分子中C-O-O-C不在一个平面上)（4分） C9H18O6 = 3 + O3 (或3/2 O2) （2分） 爆炸反应不是燃烧反应，能量改变不大，是由于生成大量气态小分子导致的熵增加效应，因而称为“熵炸弹”。 （1分） 参考图： B是双聚分子，分子的六元环不能满足过氧团的正常键角（C-O-O-C面间角和C-O-O键角）的需要，导致分子张力太大而不稳定。 （3分） 第4题（6分） 本题涉及3种组成不同的铂配合物，它们都是八面体的单核配合物，配体为OH－Cl－4-1 PtCl4 · 5H2O的水溶液与等摩尔NH3反应，生成两种铂配合物，反应式为： 2 H2[PtCl4(OH)2] + 2NH3 = (NH4)2[PtCl6] + H2[PtCl2(OH)4] 或 H2[PtCl6] +(NH4)2[PtCl2(OH)4] 或 NH4H[PtCl6] + NH4H[PtCl2(OH)4] （3分） 4-2 BaCl2 · PtCl4和Ba(OH)2反应（摩尔比2 : 5），生成两种产物，其中一种为配合物，