中国化学会2004年全国高中学生化学竞赛（省级赛区）试题答案
（2004年9月12日 9：00 - 12：00共计3小时）
题
号
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
总
满
分
4
4
6
15
7
6
9
8
6
8
9
9
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。
允许使用非编程计算器以及直尺等文具。
第1题（4分） 2004年2月2日，俄国杜布纳实验室宣布用核反应得到了两种新元素X和Y。X是用高能48Ca撞击靶得到的。经过100微秒，X发生α-衰变，得到Y。然后Y连续发生4次α-衰变，转变为质量数为268的第105号元素Db的同位素。以X和Y的原子序数为新元素的代号（左上角标注该核素的质量数），写出上述合成新元素X和Y的核反应方程式。
答案： + Ca = 288115+3n （2分）不写3n不得分。答291115不得分。
288115 = 284113 + 4He （2分） 质量数错误不得分。 4He也可用符号α。
（答下式不计分：284113-44He = 268105或Db）（蓝色为答案，红色为注释，注释语不计分，下同）
第2题（4分）2004年7月德俄两国化学家共同宣布，在高压下氮气会发生聚合得到高聚氮, 这种高聚氮的N-N键的键能为160 kJ/mol (N2的键能为942 kJ/mol)，晶体结构如图所示。在这种晶体中，每个氮原子的配位数为 ；按键型分类时，属于 晶体。这种固体的可能潜在应用是 ，这是因为： 。
答案： 3 原子晶体 炸药（或高能材料） 高聚氮分解成N2释放大量能量。（各1分）
第3题（6分）某实验测出人类呼吸中各种气体的分压/Pa如下表所示：
气体
吸入气体
呼出气体
79274
75848
21328
15463
40
3732
667
6265
3－1 请将各种气体的分子式填入上表。
3－2 指出表中第一种和第二种呼出气体的分压小于吸入气体分压的主要原因。
答案：
气体
吸入气体
呼出气体
N2
79274
75848
O2
21328
15463
CO2
40
3732
H2O
667
6265
（每空1分，共4分）
呼出气中的N2的分压小于吸入气中的分压的主要原因是呼出气中的CO2和水蒸气有较大分压，总压不变，因而N2的摩尔分数下降（1分）；呼出气中的O2的分压小于吸入气中的分压的主要原因是吸入的O2被人体消耗了。 （1分） （共2分）
第4题（15分）在铜的催化作用下氨和氟反应得到一种铵盐和一种三角锥体分子A（键角102o，偶极矩0.78x10-30 C·m；对比：氨的键角107.3o，偶极矩4.74x10-30 C·m)；
4-1 写出A的分子式和它的合成反应的化学方程式。
答案： NF3 （1分） 4NH3 + 3F2 = NF3 + 3NH4F（1分） （共2分）
4-2 A分子质子化放出的热明显小于氨分子质子化放出的热。为什么？
答案：N-F 键的偶极方向与氮原子孤对电子的偶极方向相反，导致分子偶极矩很小，因此质子化能力远比氨质子化能力小。 画图说明也可，如：
（1分）
4-3 A与汞共热，得到一种汞盐和一对互为异构体的B和C（相对分子质量66）。写出化学方程式及B和C的立体结构。
答案：
2NF3 +2Hg = N2F2 + 2HgF 2 （1分）
(14+19)X2=66 （每式1分） （共3分）
4-4 B与四氟化锡反应首先得到平面构型的D和负二价单中心阴离子E构成的离子化合物；这种离子化合物受热放出C，同时得到D和负一价单中心阴离子F构成的离子化合物。画出D、E、F的立体结构；写出得到它们的化学方程式。
答案：
D E F （每式1分）
2 N2F2 + SnF4 = [N2F+]2[SnF6]2- （1分）
[N2F+]2[SnF6]2- = [N2F] +[SnF5]- + N2F2 （1分） （共5分）
4-5 A与F2、BF3反应得到一种四氟硼酸盐，它的阳离子水解能定量地生成A和HF，而同时得到的O2和H2O2的量却因反应条件不同而不同。写出这个阳离子的化学式和它的合成反应的化学方程式，并用化学方程式和必要的推断对它的水解反应产物作出解释。
答案：
阳离子的化学式为NF4+。（1分）
NF3 + F2 + BF3 = NF4+BF4- （1分）
NF4+水解反应首先得到HOF （否则写不出配平的NF4+水解反应）:
NF4++H2O = NF3+HOF+H+ 定量生成NF3。（1分）
而反应2HOF = 2HF+O2和反应HOF+H2O = HF+H2O 2 哪一反应为主与反应条件有关，但无论哪一反应为主却总是定量生成HF。（1分） （共4分）
第5题（7分）研究发现，钒与吡啶-2-甲酸根形成的单核配合物可增强胰岛素降糖作用，它是电中性分子，实验测得其氧的质量分数为25.7 %, 画出它的立体结构，指出中心原子的氧化态。要给出推理过程。
答案：吡啶甲酸根的相对分子质量为122。设钒与2个吡啶甲酸根络合，50.9＋244＝ 295，氧的质量分数为21.7%;设钒与3个吡啶甲酸根络合，50.9＋366＝417，氧的质量分数为23.0 %;设钒与4个吡啶甲酸根结合，50.9＋488＝539，氧的质量分数为23.7%；设钒与5个吡啶甲酸根结合，50.9＋610＝661，氧的质量分数为24.2%；钒与更多吡啶甲酸根络合将使钒的氧化态超过+5而不可能，因而应假设该配合物的配体除吡啶甲酸根外还有氧，设配合物为VO(吡啶甲酸根)2, 相对分子质量为50.9＋16.0＋244＝311，氧的质量分数为25.7%,符合题设。（3分）
结论：该配合物的结构如下： (其他合理推论也可)
和/或得分相同（2分）
钒的氧化态为 +IV （或答＋4或V+4） （1分）
钒与吡啶甲酸根形成的五元环呈平面结构，因此，该配合物的配位结构为四角锥体（或四方锥体），氧原子位于锥顶。 （1分） （共7分）
通过计算得出VO(C6H4NO2)2，但将配位结构画成三角双锥，尽管无此配位结构，却也符合题意，建议总共得4分，以资鼓励。用有效数字较多的原子量数据通过计算得出V(C6H4NO2)3·H2O，氧含量为25.7%，钒+3，五角双锥，尽管由于环太大而不可能，却也符合题意，建议总共得4分，以资鼓励。
第6题（6分）最近发现，只含镁、镍和碳三种元素的晶体竟然也具有超导性。鉴于这三种元素都是常见元素，从而引起广泛关注。该晶体的结构可看作由镁原子和镍原子在一起进行(面心)立方最密堆积(ccp)，它们的排列有序，没有相互代换的现象（即没有平均原子或统计原子），它们构成两种八面体空隙，一种由镍原子构成，另一种由镍原子和镁原子一起构成，两种八面体的数量比是1 : 3，碳原子只填充在镍原子构成的八面体空隙中。
6－1 画出该新型超导材料的一个晶胞（碳原子用小球，镍原子用大球，镁原子用大球）。
6－2 写出该新型超导材料的化学式。
答案：
6－1
（5分）
在（面心）立方最密堆积－填隙模型中，八面体空隙与堆积球的比例为1 : 1, 在如图晶胞中，八面体空隙位于体心位置和所有棱的中心位置，它们的比例是1 : 3，体心位置的八面体由镍原子构成，可填入碳原子，而棱心位置的八面体由2个镁原子和4个镍原子一起构成，不填碳原子。
6－2 MgCNi3（化学式中元素的顺序可不同，但原子数目不能错）。 （1分）
第7题（9分）用2份等质量的XeF2和XeF4混合物进行如下实验：
一份用水处理，得到气体A 和溶液B，A 的体积为56.7 mL（标准状况，下同），其中含O2 22.7 mL，余为Xe。B中的XeO3能氧化30.0mL浓度为0.100mol/L的(NH4)2Fe(SO4)2。
另一份用KI溶液处理，生成的I2被0.200mol/L Na2S2O3滴定，用去Na2S2O3 35.0 mL。
求混合物中XeF2和XeF4各自的物质的量。
答案：
由（1）求Xe的总量：
Xe 56.7mL-22.7mL=34.0mL 34,0 mL/2.24 x104 mL/mol = 1.52x10-3 mol (1分）
XeO3 + 6Fe2+ + 6H+ = Xe + 6Fe3+ + 3H2O
1 : 6 （1分）
x 0.100mol/Lx0.0300mL
x = 5.0x10-4 mol (1分）
Xe的总量 1.52x10-3 mol + 5.0x10-4 mol = 2.02x10-3 mol （1分）
由（2）
XeF2 + 2I- I2 ~ 2S2O32-
1 2 （1分）
y z z = 2 y (1分）
XeF4 + 4I- 2I2 ~ 4S2O32-
1 4 （1分）
2.02x10-3 - y 0.200 mol/Lx0.0350 L -z
y = 5.4x10-4 mol (XeF2) (1分)
XeF4 2.02x10-3 mol - 5.4x10-4 mol = 1.48x10-5 mol （1分）
第8题（8分）今有化学式为Co(NH3)4BrCO3的配合物。
8－1 画出全部异构体的立体结构。
8－2 指出区分它们的实验方法。
答案
8－1 三种。 立体结构如下：
I II III （各2分，共6分）
结构式中的碳酸根离子也可用路易斯结构式表示，但须表明是单齿还是双齿配位（可不标2-）；编号任意，但须与下题的分析对应；CO32-不能用π电子配位（受限于Co的配位数及NH3必为配体）。画其他配位数的配合物不计分。
8－2 配合物III可通过其离子特性与另两个配合物区分开：滴加AgNO3溶液，Br-立即被沉淀下来（而直接与钴配位的溴相当缓慢地沉淀）。也可通过测定电导将III与I、II区分（用红外光谱法区分也可）(1分)。I的偶极矩比II的偶极矩小，因此测定极性可将两者区分开（1分）。（共2 分）
第9题（6分）下图摘自一篇新近发表的钒生物化学的论文。回答如下问题：
9－1。此图钒化合物的每一次循环使无机物发生的净反应（的化学方程式）是：
答案： H2O2+Cl-+H+ = H2O+HOCl （1分）
9－2。在上面的无机反应中，被氧化的元素是 ；被还原的元素是 。
答案： 被氧化的是氯；被还原的是氧。 （共1分）
9－3。次氯酸的生成被认为是自然界的海藻制造C—Cl键的原料。请举一有机反应来说明。
答案：H2C=CH2 + HOCl = HOH2C—CH2Cl （举其他含C=C双键的有机物也可）（2分）
9－4。试分析图中钒的氧化态有没有发生变化，简述理由。
答案：没有变化。理由：（1）过氧化氢把过氧团转移到钒原子上形成钒与过氧团配合的配合物并没有改变钒的氧化态，所以从三角双锥到四方锥体钒的氧化态并没有发生变化；（2）其后添加的水和氢离子都不是氧化剂或还原剂，因此，过氧团变成次氯酸的反应也没有涉及钒的氧化态的变化，结论：在整个循环过程中钒的氧化态不变。 （2分）
第10题（8分）有一种测定多肽、蛋白质、DNA、RNA等生物大分子的相对分子质量的新实验技术称为ESI/FTICR-MS, 精度很高。用该实验技术测得蛋白质肌红朊的图谱如下，图谱中的峰是质子化肌红朊的信号，纵坐标是质子化肌红朊的相对丰度，横坐标是质荷比m/Z，m是质子化肌红朊的相对分子质量，Z是质子化肌红朊的电荷(源自质子化，取正整数)，图谱中的相邻峰的电荷数相差1，右起第4峰和第3峰的m/Z分别为1542和1696。求肌红朊的相对分子质量(M)。
答案： 1542＝(M+Z)/Z 或 1696＝(M+Z)/Z
1696=[M+(Z-1)]/(Z-1) 1542=(M+Z+1)/(Z+1)
解联立方程： 解联立方程：
Z = 11 Z = 10
M＝16951 M＝16950
答：肌红朊的相对分子质量为16951（或16950），答任一皆可。
联立方程正确，计算错误，得6分。方程错为1542＝M/Z等，求得Z=11或10，相对分子质量误为16960等，只得4分。（8分）
第11题（9分）家蝇的雌性信息素可用芥酸(来自菜籽油)与羧酸X（摩尔比1 : 1）在浓NaOH溶液中进行阳极氧化得到。
家蝇雌性信息素 芥 酸
11－1 写出羧酸X的名称和结构式以及生成上述信息素的电解反应的化学方程式。
11－2 该合成反应的理论产率（摩尔分数）多大？说明理由。
答案：
11－1 丙酸（1分） （1分）
（5分；芥酸或性信息素结构中的碳数错误扣2分，试题要求写电解反应的方程式，因此，未写H2扣2分，将H2写成2H+扣1分，将Na2CO3写成CO2扣2分；总分最低为零分，不得负分）
11－2 芥酸和丙酸氧化脱羧形成摩尔分数相等的2种烃基，同种烃基偶联的摩尔分数各占25%（或1/4或0.25），异种烃基偶联形成家蝇性信息素的摩尔分数占50％(或1/2或0.5)。（2分)
第12题（9分）2004年是俄国化学家马科尼可夫（V. V. Markovnikov，1838－1904）逝世100周年。马科尼可夫因提出C=C双键的加成规则（Markovnikov Rule）而著称于世。本题就涉及该规则。给出下列有机反应序列中的A、B、C、D、E、F和G的结构式，并给出D和G的系统命名。
答案： （每式1分，每个命名1分，共9分）
D 2-溴-2-甲基丙酸 G 2,2-二甲基丙二酸二乙酯 （共9分）
第13题（9分）88.1克某过渡金属元素M同134.4升（已换算成标准状况）一氧化碳完全反应生成反磁性四配位络合物。该配合物在一定条件下跟氧反应生成与NaCl属同一晶型的氧化物。
13－1 推断该金属是什么；
13－2 在一定温度下MO可在三氧化二铝表面自发地分散并形成“单分子层”。理论上可以计算单层分散量，实验上亦能测定。(a)说明MO在三氧化二铝表面能自发分散的主要原因。(b) 三氧化二铝表面上铝离子的配位是不饱和的。MO中的氧离子在三氧化二铝表面上形成密置单层。画出此模型的图形；计算MO在三氧化二铝(比表面为178 m2/g)表面上的最大单层分散量（g/m2）(氧离子的半径为140 pm)。
答案
13－1 （88.1g/MM） ：（134.4 L/22.4 L·mol-1）＝ 1 : 4 （1分）
MM＝58.7 g·mol-1 M是 Ni （1分） （共2分）
13－2
(a)主要原因是混乱度（熵）增加了（从表面化学键角度讨论焓变、熵变和自由能变化也可）。
（1分）
(b)氧离子在氧化铝表面作密置单层排列，镍离子有规律地填入三角形空隙(图)。
（密置层1分，填隙1分，共2分）
1个“NiO”截面：(2rO2-)2 sin120o＝(2×140×10-12m)2 sin120o ＝6.79×10-20 m2 （2分）
1m2Al2O3表面可铺NiO数：1 m2／6.79×10-20 m2 ＝ 1.47×1019 （1分）
相当于： 74.7 g·mol-1×1.47×1019 m-2 ÷ 6.022×1023 mol-1 ＝1.82×10-3 g(NiO)/m2(Al2O3)（1分）
(共4分)
将1个“NiO”截面算成6.78×10-20 m2，相应的1m2Al2O3表面可铺NiO数为1.48×1019，不扣分。
2000年全国高中学生化学竞赛（初赛）试题与答案
1．1999年是人造元素丰收年，一年间得到第114、116和118号三个新元素。按已知的原子结构规律，118号元素应是第 周期第 族元素，它的单质在常温常压下最可能呈现的状态是 （气、液、固选一填入）态。近日传闻俄国合成了第166号元素，若已知原子结构规律不变，该元素应是第 周期第 族元素。（5分）
2．今年是勒沙特列（Le Chatelier1850－1936）诞生150周年。请用勒沙特列原理解释如下生活中的常见现象：打开冰镇啤酒瓶把啤酒倒入玻璃杯，杯中立即泛起大量泡沫。（6分）
3．1999年合成了一种新化合物，本题用X为代号。用现代物理方法测得X的相对分子质量为64；X含碳93.8%，含氢6.2%；X分子中有3种化学环境不同的氢原子和4种化学环境不同的碳原子；X分子中同时存在C—C、C＝C和C≡C三种键，并发现其C＝C键比寻常的C＝C短。
1．X的分子式是____ （2分）
2．请画出X的可能结构。（4分）
4．理想的宏观单一晶体呈规则的多面体外形。多面体的面叫晶面。今有一枚MgO单晶如附图1所示。它有6个八角形晶面和8个正三角形晶面。宏观晶体的晶面是与微观晶胞中一定取向的截面对应的。已知MgO的晶体结构属NaCl型。它的单晶的八角形面对应于它的晶胞的面。请指出排列在正三角形晶面上的原子（用元素符号表示原子，至少画出6个原子，并用直线把这些原子连起，以显示它们的几何关系）。（6分）
5．最近发现一种由钛原子和碳原子构成的气态团簇分子，如右图所示，顶角和面心的原子是钛原子，棱的中心和体心的原子是碳原子，它的化学式是______。
6．某中学同学在一本英文杂志上发现2张描述结构变化的简图如下（图中“—～—”是长链的省略符号）：
未读原文，他已经理解：左图是生命体内最重要的一大类有机物质 （填中文名称）的模型化的结构简图，右图是由于左图物质与 （化学式），即 （中文名称）发生反应后的模型化的结构简图。由左至右的变化的主要科学应用场合是：______________ ；但近年来我国一些不法奸商却利用这种变化来坑害消费者，消费者将因_______________________________________________________。
7．最近，我国某高校一研究小组将0.383g AgCl，0.160g Se和0.21g NaOH装入充满蒸馏水的反应釜中加热到115℃，10小时后冷至室温，用水洗净可溶物后，得到难溶于水的金属色晶体A。在显微镜下观察，发现A的单晶竟是六角微型管（如右图所示），有望开发为特殊材料。现代物理方法证实A由银和硒两种元素组成，Se的质量几近原料的2/3；A的理论产量约0.39g。
1．写出合成A的化学方程式，标明A是什么。（3分）
2．溶于水的物质有：______________________________________。（2分）
8．某中学生取纯净的Na2SO3·7H2O 50.00 g，经600℃以上的强热至恒重，分析及计算表明，恒重后的样品质量相当于无水亚硫酸钠的计算值，而且各元素的组成也符合计算值，但将它溶于水，却发现溶液的碱性大大高于期望值。经过仔细思考，这位同学解释了这种反常现象，并设计了一组实验，验证了自己的解释是正确的。
1．他对反常现象的解释是：（请用化学方程式表达）（5分）
2．他设计的验证实验是：（请用化学方程式表达）（5分）
9． 最近，我国一留美化学家参与合成了一种新型炸药，它跟三硝基甘油一样抗打击、抗震，但一经引爆就发生激烈爆炸，据信是迄今最烈性的非核爆炸品。该炸药的化学式为C8N8O16，同种元素的原子在分子中是毫无区别的。
1．画出它的结构式。（4分）
2．写出它的爆炸反应方程式。(2分)
3．该物质为何是迄今最烈性的非核爆炸品。（3粉）
10．据统计，40%的飞机失事时机舱内壁和座椅的塑料会着火冒烟，导致舱内人员窒息致死。为此，寻找装修机舱的阻燃聚合物是化学研究的热点之一。最近，有人合成了一种叫PHA的聚酰胺类高分子，即主链内有“酰胺键”（—CO—NH—）。温度达180～200℃时，PHA就会释放水变成PBO（结构式如右图所示），后者着火点高达600℃，使舱内人员逃离机舱的时间比通常增大10倍。该发明创造的巧妙之处还在于，PHA是热塑性的（加热后可任意成型），而PBO却十分坚硬，是热固性的（加热不能改变形状）。
1．写出PHA的结构式。（3分）
2．根据高分子结构来解释，为什么PHA有热塑性而PBO却是热固性的。（2分）
11．已经探明，我国南海跟世界上许多海域一样，海底有极其丰富的甲烷资源。其总量超过已知蕴藏在我国陆地下的天然气总量的一半。据报导，这些蕴藏在海底的甲烷是高压下形成的固体，是外观像冰的甲烷水合物。
1．试设想，若把它从海底取出，拿到地面上，它将有什么变化？为什么？它的晶体是分子晶体、离子晶体还是原子晶体？你作出判断的根据是什么？（2分）
2．已知每1立方米这种晶体能释放出164立方米的甲烷气体，试估算晶体中水与甲烷的分子比（不足的数据由自己假设，只要假设得合理均按正确论）。（6分）
12．氯化亚砜（SOCl2），一种无色液体，沸点79℃，重要有机试剂，用于将ROH转化为RCl。氯化亚砜遇水分解，需在无水条件下使用。
1．试写出它与水完全反应的化学方程式：__________________________（2分）；
2．设计一些简单的实验来验证你写的化学方程式是正确的。（只需给出实验原理，无须描述实验仪器和操作。评分标准：设计的合理性—简捷、可靠、可操作及表述。4分）
13．某烃A，分子式为C7H10，经催化氢化生成化合物B（C7H14）。A在HgSO4催化下与水反应生成醇，但不能生成烯醇式结构（该结构可进一步转化为酮）。A与KMnO4剧烈反应生成化合物C，结构式如右图所示。试画出A的可能结构的简式。（9分）
14．铂系金属是最重要的工业催化剂。但其储藏已几近枯竭，上小行星去开采还纯属科学幻想。研究证实，有一类共价化合物可代替铂系金属催化剂。它们是坚硬的固体，熔点极高，高温下不分解，被称为“千禧催化剂”（millennium catalysts）。下面3种方法都可以合成它们：
① 在高温下将烃类气体通过钨或钼的氧化物的表面。
② 高温分解钨或钼的有机金属化合物（即：钨或钼与烃或烃的卤代物形成的配合物）。
③ 在高度分散的碳表面上通过高温气态钨或钼的氧化物。
1．合成的化合物的中文名称是______和__________。（共4分，各2分）
2．为解释这类化合物为什么能代替铂系金属，提出了一种电子理论，认为这些化合物是金属原子与非金属原子结合的原子晶体，金属原子周围的价电子数等于同周期的铂原子或钌原子的价电子数。这类化合物的化学式（即最简式或实验式）是_______和_______。（4分，各2分）
15．2.00升（标准状况测定值）氢气和5.00克氯气混合经光照后直至检不出氯气剩余，加入9.00% NaOH溶液80.0 mL (密度d＝1.10g/mL)。问：需要加入多少毫升0.100 mol/L的H2SO4才能使溶液呈中性？（10分）
【答案】
1．七；零；气；八；VIA（5分, 每个填空得1分）
2．（1）啤酒瓶中二氧化碳气体与啤酒中溶解的二氧化碳达到平衡：CO2(气)CO2(溶液)，打开啤酒瓶，二氧化碳气体的压力下降，根据勒沙特列原理，平衡向放出二氧化碳气体的方向移动，以减弱气体压力下降对平衡的影响。
（2）温度是保持平衡的条件，玻璃杯的温度比冰镇啤酒的温度高，根据勒沙特列原理，平衡应向减弱温度升高的方向移动，即应向吸热方向移动，从溶液中放出二氧化碳气体是吸热的，因而，应从溶液中放出二氧化碳气体。
注：压力和温度各3分，不与勒沙特列原理挂钩不给分。
3．1．C5H4
2．如右右上图
注：只有一种可能结构；重键位置必须正确，而键角和立体结构则不必要求。右上图是用Chemsketch程序制作的立体结构图，图形未画出重键，仅供参考，不是答案。
4．
；
所有原子都是Mg（3分） 所有原子都是O（3分）
注：画更多原子者仍应有正确几何关系；右图给出了三角形与晶胞的关系，不是答案。
5．Ti14C13（2分）
说明：凡按晶胞计算原子者得零分。
6．
蛋白质（或多肽）；CH2O；甲醛；制作（动物）标本（或保存尸体）；食物中残余甲醛可与人体蛋白质发生同右图所示的反应而受害（5分，每空1分）
7．
1．4AgCl＋3Se＋6NaOH＝2Ag2Se＋Na2SeO3＋4NaCl＋H2O (2分)
A 是Ag2Se（1分）
2．NaCl、NaOH、Na2SeO3、Na2S（2分，Na2Se独得1分）
注：Na2Se是由于原料中过量的Se歧化产生的。
8．
1．4Na2SO3＝3Na2SO4＋Na2S（5分）
2．说明：此题给出的信息未明确第1题所示的歧化是否100%地将Na2SO3完全转化为Na2SO4和Na2S，因此，只有全面考虑存在完全转化和不完全转化两种情形，并分别对两种情形的实验进行设计才是完整的答案：
（1） 设Na2SO3完全转化为Na2SO4和Na2S, 需分别检出SO42－离子和S2－离子。
SO42－离子的检出：SO42－＋Ba2+＝BaSO4 ↓ 不溶于盐酸。（2分）
S2－离子的检出：方法1：加沉淀剂如：S2－＋Pb2+＝PbS↓ (黑) （或醋酸铅试纸变黑）其他沉淀剂也可得分。
方法2：加盐酸S2－＋2H+＝H2S↓（可闻到硫化氢特殊气味）
以上2种方法取任何一种方法均可得2分。（2分）
（2）设Na2SO3未完全转化为Na2SO4和Na2S，检出SO42－加盐酸时以及检出S2－采用方法2时，除发生已述反应（注：已得4分）外，均会发生如下反应：
SO32－＋2S2－＋6H+＝S ↓＋3H2O（注：写成H2S和H2SO3反应也得分）（1分）
9．
1．如右图所示。答八硝基环辛四烯者也按正确论。
2．C8(NO2)8＝8CO2＋4N2
3．①八硝基立方烷分解得到的两种气体都是最稳定的化合物；②立方烷的碳架键角只有90o，大大小于109°28’(或答：是张力很大的环)，因而八硝基立方烷是一种高能化合物, 分解时将释放大量能量；③八硝基立方烷分解产物完全是气体，体积膨胀将引起激烈爆炸。
说明：以上是参考答案，只要能答出类似以上要点者均可得满分
10．
1．
2．PHA高分子键的共轭较差，加热容易发生键的旋转，是柔性骨架，所以PHA具有热塑性，而PBO高分子键的共轭程度高，加热不容易发生键的旋转，所以PBO是热固性的。（2分）
注：只要能对高分子骨架的键的性质能作正确的描述，均可得分，上述表述只是参考答案。
11．
1．从海底取出的甲烷水合物将融化并放出甲烷气体，因为该晶体是分子晶体，甲烷分子和水分子都是由有限数目的原子以共价键结合的小分子，水分子和甲烷分子之间范德华力，而水分子之间是范德华力和氢键。（2分）
2．假设甲烷气体体积是折合成标准状况下的数据，则1m3水合物中有甲烷164m3÷22.4m3/kmol＝7.32kmol；假设甲烷水合物固体中的水的密度为1g/cm3，则其中有水1m3×1000kg/m3÷18 kg/mol＝55.56kmol；因此有：CH4︰H2O＝7.32kmol︰55.6kmol＝1︰7.6。
甲烷水合物的组成可能是6CH4·46H2O（6分）
【说明】
以上是最简单的参考答案，设密度为1g/cm3也可包含甲烷，只要答案为CH4·6～9H2O，均可按满分计。但设密度为0.9g/cm3又包含甲烷则不能认为是合理的（岂不会漂到海面上来?另外，必须给出解题时的假设，否则不能得满分。）
12．
1．SOCl2＋H2O＝SO2＋2HCl（说明：写成H2SO3也按正确答案论）
说明：水多时SO2溶于水得到亚硫酸和盐酸的混合溶液，但因盐酸对亚硫酸电离的抑制，水溶液中仍大量存在SO2，故写SO2是正确的答案。
2．向水解产物的水溶液加入硫化氢应得到硫磺沉淀。向另一份水解产物的水溶液加入硝酸银应得到白色沉淀。检出1种水解产物得1分。
说明：以上仅为参考答案。只要是合理设计均应得分。
13．
说明：必须给出3种结构式，每个结构式3分。共计9分。双键的位置划错不给分。此题未给出催化氢化的温度, 未涉及开环反应。若学生在应答时指出可能有开环反应而不会有四元环和三元环的结构式存在也应按正确论。
14．
1．碳化钼；碳化钨
2．Mo2C；WC
说明：每个钨原子的d轨道上平均多了4个电子，相当于Pt的电子结构，每个钼原子的d轨道上多了2个电子，相当于Ru原子的电子构型。
15．设氢气的体积已折合为标准状况，则：
氢气：2.00L/22.4L＝0.0893mol
氯气：5.00g/(35.45×2)g/mol＝0.0705mol
氢气是过量的：
H2＋Cl2＝2HCl
0.0705mol 0.141mol
HCl＋NaOH＝NaCl＋H2O
0.141mol 0.141mol
80.0 mL 9.00% NaOH溶液的质量为：
80.0mL×1.10g/mL＝88.0g
其中含NaOH 质量：
7.92g/40.0g/mol＝0.198mol
吸收HCl气体后尚剩余NaOH为：
0.198mol－0.141mol＝0.057mol
中和NaOH需要的H2SO4：
2NaOH＋H2SO4＝Na2SO4＋2H2O
0.057mol 0.0285mol（保留1位有效数字）
需要0.100mol/L的H2SO4溶液的体积为：
0.100mol/L·V＝0.0285mol
V＝0.285L＝285mL
说明：计算步骤不同时，有效数字可能有差别，答280～290均可按正确答案论，此题主要目的的是心理测试。
中国化学会2001年全国高中学生化学竞赛（省级赛区）试题
第1题（4分）今年5月底6月初，各地报刊纷纷转载了不要将不同品牌洁污剂混合使用的警告。据报道，在全国各地发生了多起混合洁污剂发生氯气中毒的事件。根据你的化学知识作出如下判断（这一判断的正确性有待证明）：
当事人使用的液态洁污剂之一必定含氯，最可能的存在形式是 和 。当另一种具有 （性质）的液态洁污剂与之混合，可能发生如下反应而产生氯气：
第2题（2分）目然界中，碳除了有2种稳定同位素12C和13C外，还有一种半衰期很长的放射性同位素14C，丰度也十分稳定，如下表所示（注：数据后括号里的数字是最后一位或两位的精确度，14C只提供了大气丰度，地壳中的含量小于表中数据）：
同位素
相对原子质量
地壳丰度（原子分数）
12C
12（整数）
0.9893（8）
13C
13.003354826（17）
0.0107（8）
14C
14.003241982（27）
1.2×10－16（大气中）
试问：为什么通常碳的相对原子质量只是其稳定同位素的加权平均值而不将14C也加入取平均值？
答：
第3题（4分）最近报道在－100℃的低温下合成了化合物X，元素分析得出其分子式为C5H4，红外光谱和核磁共振表明其分子中的氢原子的化学环境没有区别，而碳的化学环境却有2种，而且，分子中既有C－C单键，又有C＝C双键。温度升高将迅速分解。
X的结构式是：
第4题（10分）去年报道，在－55℃令XeF4（A）和C6F5BF2（B）化合，得一离子化合物（C），测得Xe的质量分数为31％，阴离子为四氟硼酸根离子，阳离子结构中有B的苯环。C是首例有机氙（IV）化合物，－20℃以下稳定。C为强氟化剂和强氧化剂，如与碘反应得到五氟化碘，放出氙，同时得到B。
4－1 写出 C的化学式，正负离子应分开写。答：
4－2 根据什么结构特征把 C归为有机氙比合物？答：
4－3 写出 C的合成反应方程式。答：
4－4 写出 C和碘的反应。答：
4－5 画出五氟化碘分子的立体结构：
第5题（5分）今年3月发现硼化镁在39K呈超导性，可能是人类对超导认识的新里程碑。在硼化镁晶体的理想模型中，镁原子和硼原子是分层排布的，像维夫饼干，一层镁一层硼地相间，图5－1是该晶体微观空间中取出的部分原子沿C轴方向的投影，白球是镁原子投影，黑球是硼原子投影，图中的硼原子和镁原子投影在同一平面上。
5－1 由图5－1可确定硼化镁的化学式为： 。
5－2 在图5－l右边的方框里画出硼化镁的一个晶胞的透视图，标出该晶胞内面、棱、顶角上可能存在的所有硼原子和镁原子（镁原子用大白球，硼原子用小黑球表示）。
图5－1硼化镁的晶体结构示意图
第6题（8分）Mn2＋离子是KMnO4溶液氧化H2C2O4的催化剂。有人提出该反应的历程为：
Mn（Ⅶ）Mn（Ⅵ）Mn（Ⅳ）Mn（Ⅲ） Mn(C2O4)n3－2nMn2＋＋CO2
请设计2个实验方案来验证这个历程是可信的（无须给出实验装置，无须指出选用的具体试剂，只需给出设计思想）。
第7题（10分）某不活泼金属 X在氯气中燃烧的产物Y溶于盐酸得黄色溶液，蒸发结晶，得到黄色晶体Z，其中 X的质量分数为50％。在500mL浓度为0.10mol/L的Y水溶液中投入锌片，反应结束时固体的质量比反应前增加4.95g。
X是 ；Y是 ；Z是 。
推理过程如下：
第8题（11分）新药麦米诺的合成路线如下：
8－1 确定B、C、D的结构式（填入方框）。
8－2 给出B和C的系统命名：B为 ；C为： 。
8－3 CH3SH在常温常压下的物理状态最可能是 （填气或液或固），作出以上判断的理由是：
第9题（10分）1997年BHC公司因改进常用药布洛芬的合成路线获得美国绿色化学挑战奖：
旧合成路线：
新合成路线：
9－1 写出A、B、C、D的结构式（填入方框内）。
9－2 布洛芬的系统命名为： 。
第10题（5分）最近有人用一种称为“超酸”的化合物H(CB11H6Cl6) 和C60反应，使C60获得一个质子，得到一种新型离于化合物[HC60]＋[CB11H6CL6]－。回答如下问题：
10－1 以上反应看起来很陌生，但反应类型上却可以跟中学化学课本中的一个化学反应相比拟，后者是： 。
10－2 上述阴离子[CB11H6Cl6]－的结构可以跟图10－1的硼二十面体相比拟，也是一个闭合的纳米笼，而且，[CB11H6Cl6]－离子有如下结构特征：它有一根轴穿过笼心，依据这根轴旋转360°/5的度数，不能察觉是否旋转过。请在图10－1右边的图上添加原子（用元素符号表示）和短线（表示化学键）画出上述阴离子。
图10－1
第11题（10分）研究离子晶体，常考察以一个离子为中心时，其周围不同距离的离子对它的吸引或排斥的静电作用力。设氯化钠晶体中钠离子跟离它最近的氯离子之间的距离为d，以钠离子为中心，则：
11－1 第二层离子有 个，离中心离子的距离为 d，它们是 离子。
11－2 已知在晶体中Na＋离子的半径为116pm，Cl－离子的半径为167pm，它们在晶体中是紧密接触的。求离子占据整个晶体空间的百分数。
11－3 纳米材料的表面原子占总原子数的比例极大，这是它的许多特殊性质的原因，假设某氯化钠纳米颗粒的大小和形状恰等于氯化钠晶胞的大小和形状，求这种纳米颗粒的表面原子占总原子数的百分比。
11－4 假设某氯化钠颗粒形状为立方体，边长为氯化钠晶胞边长的10倍，试估算表面原子占总原子数的百分比。
第12题（11分）设计出燃料电池使汽油氧化直接产生电流是对世纪最富有挑战性的课题之一。
最近有人制造了一种燃料电池，一个电极通入空气，另一电极通入汽油蒸气，电池的电解质是掺杂了Y2O3的ZrO2晶体，它在高温下能传导O2－离子。回答如下问题：
12－1 以丁烷代表汽油，这个电池放电时发生的化学反应的化学方程式是：
12－2 这个电池的正极发生的反应是：
负极发生的反应是：
固体电解质里的O2－的移动方向是：
向外电路释放电子的电极是：
12－3 人们追求燃料电池氧化汽油而不在内燃机里燃烧汽油产生动力的主要原因是：
12－4 你认为在ZrO2晶体里掺杂Y2O3用Y3＋代替晶体里部分的Zr4＋对提高固体电解质的导电能力会起什么作用？其可能的原因是什么？
答：
12－5 汽油燃料电池最大的障碍是氧化反应不完全产生 堵塞电极的气体通道，有人估计，完全避免这种副反应至少还需10年时间，正是新一代化学家的历史使命。
第13题（10分）溴酸钾测定苯酚纯度的步骤如下：称取含苯酚0.6000 g的试样溶于2000mL 0.1250mol/L KBrO3溶液（该溶液含过量的KBr），加酸酸化。放置，待反应完全后加入KI，而后用0.1050mol/L Na2S2O3溶液滴定生成的碘，滴定终点为20.00mL。计算试样中苯酚的质最分数。
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2001年全国高中学生化学竞赛试题答案、评分标准和注释
第1题（4分）ClO－和Cl－。（各1分） 酸性（1分） ClO－＋Cl—＋2H+＝Cl2＋H2O。（1分） （注：不写离子方程式或不配平不得分。）
第2题（2分）14C不加权不会影响计算结果的有效数字，因其丰度太低了。（2分）
（注：涉及有效数字的任何表述均得满分，未涉及有效数字的不得分，如答：放射性元素不应加权求取相对原子质量之类。）
第3题（4分） （注：平面投影图也按满分计。）参考图形：
第4题（10分）4-1 C 6F5XeF2+BF4–（1分）
4-2 分子中有C—Xe键。（2分）（答：“分子中存在氙和有机基团”得1分）
4-3 XeF4 + C6F5BF2 = C 6F5XeF2+BF4–（1分）（注：用“→”代替“=”不扣分；离子加方括号得分相同；画出五氟代苯基结构不加分）。
4-4 5C6F5XeF2＋BF4－＋2I2＝4IF5＋5Xe＋5C6F5BF2（2分）
（注：不配平不得分）
4-5（4分）（注：4-5的答案需应用初赛基本要求规定的VSEPR模型才能得出。只要正确表述出四方锥体都得满分，表述形式不限。）
第5题（5分）5-1 MgB2 （2分）（注：给出最简式才得分）
或 a = b ≠ c，c轴向上（3分）
5-2 （注：任何能准确表达出Mg︰B＝1︰2的晶胞都得满分，但所取晶胞应满足晶胞是晶体微观空间基本平移单位的定义，例如晶胞的顶角应完全相同等。）
第6题（8分）1．对比实验：其一的草酸溶液中加Mn2+离子，另一不加。在滴加KMnO4溶液时，加Mn2+者反应速率快。（4分）
2．寻找一种试剂能与Mn(VI)、Mn(IV)或Mn(III)生成配合物或难溶物；加入这种试剂，反应速率变慢。（4分）
（注：表述形式不限。其他设计思想也可以，只要有道理都可得分。）
第7题（10分） X是Au（2分）；Y是 AuCl3（2分）；Z是HAuCl4·3H2O（2分）
要点1：X为不活泼金属,设为一种重金属, 但熟悉的金属或者其氯化物与锌的置换反应得到的产物的质量太小,或者其水溶液颜色不合题意, 均不合适, 经诸如此类的排他法假设X为金，由此Y=AuCl3，则置换反应的计算结果为：2AuCl3＋3Zn＝3ZnCl2＋2Au
反应得到Au的质量＝0.100mol/L×0.500L×197g/mol＝9.85g
反应消耗Zn的质量＝0.100mol/L×0.500L×65.39g/mol×3/2＝4.90g
反应后得到的固体质量增重：9.85g－4.90g＝4.95g (2分)
要点2：由AuCl3溶于盐酸得到的黄色晶体中Au的含量占50%, 而AuCl3中Au的含量达65%, 可见Z不是AuCl3 , 假设为配合物HAuCl4, 含Au 58%, 仍大于50%, 故假设它是水合物, 则可求得：HAuCl4·3H2O的摩尔质量为393.8 其中Au的含量为197/394＝50%。(2分) 其他推理过程，只要合理，也得满分。
第8题（11分）
8-1B：C：D： (各2分,共6分)
8-2 B为 3-硫甲基-1，2-环氧丙烷或甲基-2，3环氧丙基硫醚；C为：2-羟基-3-硫甲基-丙肼 或1-硫甲基-3-肼基-2-丙醇 （各2分，共4分）
8-3 气， H2O和CH3OH为液态主要是由于存在分子间氢键, H2S无氢键而呈气态, CH 3SH也无氢键, 故也可能也是气态。（1分）(其他理由只要合理均得满分。注:其沸点仅6oC; 常识: 它是燃气的添味剂, 其恶臭可导致燃气泄露的警觉。本题的答案可用倒推法得出，只需有取代、缩合等概念而无须预先具备本题涉及的具体反应的知识)。
第9题（10分）9-1 A、 B、 C、 D、的结构式（填入方框内）。(各2分；共8分。不标出非甲基碳上的H不扣分。注：本题除第1个反应外，其他反应可用倒推法得出答案。)
9-2 布洛芬系统命名： 2-[对-异丁苯基]-丙酸 或2-[4’-(3’’-甲基丙基)-苯基]-丙酸(2分)
第10题（5分）NH3+HCl = NH4Cl (2分) (注:答其他非质子转移的任何“化合反应”得1分)。（3分） 参考图形：
（注：硼上氢氯互换如参考图形仍按正确论，但上下的C、B分别连接H和Cl，不允许互换。）
第11题（10分）12， ，钠 (各1分，总3分)
11-2 晶胞体积V＝[2×(116pm＋167pm)]3＝181×106pm3
离子体积 v＝4x (4/3)π(116pm)3＋4x (4/3)π(167pm)3＝104×106 pm3
v/V＝57.5% （1分）（有效数字错误扣1分,V和v的计算结果可取4位，其中最后1位为保留数字，不扣分。）
11-3表面原子为8(顶角)＋6(面心) ＋12(棱中心)＝26
总原子数为 8(顶角)＋6(面心)＋12(棱中心)+1(体心)＝27
表面原子占总原子数 26/27×100%＝96 %（1分）
注：26和27均为整数值，比值26/27是循环小数0.962, 取多少位小数需根据实际应用而定, 本题未明确应用场合，无论应试者给出多少位数字都应按正确结果论。
11-4 计算分两个步骤：
步骤一：计算表面原子数。可用n＝2、3的晶胞聚合体建立模型，得出计算公式，用以计算n＝10。例如，计算公式为：
[8]＋[(n－1)×12]＋[n×12]＋[(n－1)2×6]＋[n2x6]＋[(n－1)×n×2×6]
顶角 棱上棱交点 棱上棱心 面上棱交点 面上面心 面上棱心
n＝10，表面原子总数为2402 （2分）
步骤二：计算晶胞聚合体总原子数：
n3×8＋[8] ×7/8＋[(n－1)×12]×3/4＋[n×12]×3/4＋[(n－1)2×6]/2＋[n2×6]/2＋[(n－1)×n×2×6]/2
＝8000＋7 ＋ 81 ＋ 90 ＋ 243 ＋ 300 ＋ 540
＝9261 （2分）
表面原子占总原子数的百分数： (2402/9261)×100%＝26% （1分） （总5分）
（注：本题计算较复杂，若应试者用其他方法估算得出的数值在26% 左右2个百分点以内可得3分，3个百分点以内可得2分，其估算公式可不同于标准答案，但其运算应无误。本题要求作估算，故标准答案仅取整数，取更多位数不扣分。）
第12题（11分）12-1 2C4H10＋13O2＝8 CO2＋10H2O (1分)
(必须配平; 所有系数除2等方程式均应按正确论。)
12-2 O2＋4e＝2 O2– (2分)(O2取其他系数且方程式配平也给满分。)
C4H10＋13O2– –26e＝4 CO2＋5 H2O（2分）（系数加倍也满分。）
向负极移动；（1分；答向阳极移动或向通入汽油蒸气的电极移动也得满分。）
负极。（1分；答阳极或通入汽油蒸气的电极也得满分）
12-3 燃料电池具有较高的能量利用率。（2分）（答内燃机能量利用率较低也满分；用热力学第二定律解释等，得分相同。）
12-4 为维持电荷平衡, 晶体中的O2–将减少(或导致O2–缺陷)从而使O2–得以在电场作用下向负极(阳极)移动 。(1分)
（表述不限，要点是：掺杂晶体中的O2–比纯ZrO2晶体的少。）
12-6 碳（或炭粒等） (1分)
第13题（10分）
KBrO3(1mol) ~ 3Br2(3mol) ~ C6H5OH(1mol) ~ 6S 2O32–(6mol)
0.1250 mol/L×0.02000 L – 0.1050 mol/L×0.02000L/6＝2.150×10–3 mol
(2.150×10–3mol/L×94.11g/mol/0.6000g)×100%＝33.72 % (10分)
2个算式若是正确的但运算出错可各得2分。
若利用化学方程式计算，需列出4个化学方程式，方程式正确可各得1分。
本题的有效数字为4位。若最后结果的有效数字错误扣1分。
注：本答案已经胡波整理编辑，需要原版答案和更详细的试题分析，请访问 中学综合学科网之资源中心：http://cind.yeschool.net/hubo/index.asp
中国化学会2002年全国高中学生化学竞赛（省级赛区）试题
第1题（5分）阅读如下信息后回答问题：元素M，其地壳丰度居第12位，是第3种蕴藏最丰富的过渡元素，是海底多金属结核的主要成分，是黑色金属，主要用途：炼钢，也大量用来制作干电池，还是动植物必需的微量元素。
1．M的元素符号是 。2．M的最重要矿物的化学式是 。
3．M的三种常见化合物是 、 和 。
第2题（6分）用地壳中某主要元素生产的多种产品在现代高科技中占重要位置，足见化学对现代物质文明的重要作用。例如：
1．计算机的芯片的主要成分是 ；2．光导纤维的主要成分是 ：
3．目前应用最多的太阳能电池的光电转化材料是 ；
4．用作吸附剂、干燥剂、催化剂或催化剂载体的人造分子筛大多是一类称为 的化合物；
5．有一大类化合物，结构独特，兼备无机材料和有机材料双重性能，有耐温、电绝缘性好、难燃、憎水、耐腐蚀……等特性，广泛用于航空航天、电子电气、建筑、运输等行业，用于密封、粘合、润滑、涂层、表面活性、防水、防潮……，已为现代社会不可替代的新材料。这类材料在分子结构上的特点是 和 。
第3题（3分）最近有人用高能26Mg核轰击Cm核，发生核合成反应，得到新元素X。研究者将X与氧气一起加热，检出了气态分子XO4，使X成为研究了化学性质的最重元素。已知的X同位素如下表所示，上述核反应得到的核素是其中之一，该核素的衰变性质保证了其化学性质实验获得成功。
质量数
半衰期
衰变方式
263
1s
释放α粒子
264
0.00008s
释放α粒子；或自发裂变
265
0.0018s
释放α粒子；或自发裂变
266
不详
不详
267
0.033s
释放α粒子；或自发裂变
268
不详
不详
269
9.3s
释放α粒子
1．X的元素符号是 。
2．用元素符号并在左上角和左下角分别标注其质量数和质子数，写出合成X的核反应方程式（方程式涉及的其他符号请按常规书写）。
第4题（6分）
1．汞与次氯酸（摩尔比1︰1）发生反应，得到2种反应产物，其一是水。该反应的方程式为 ；反应得到的含汞产物的中文名称为 。
2．N2H4在一定条件下热分解，产生NH3、N2和H2，后两者摩尔比为3︰2，写出反应方程式 。
3．第二周期元素A与氢形成的如下化合物中的A－A键的键能（kJ/mol）：
CH3－CH3 346， H2N—NH2 247， HO－OH 207
试问：它们的键能为什么依次下降？
第5题（13分）六配位（八面体）单核配合物MA2(NO2)2呈电中性；组成分析结果：M 31.68%，N 31.04%，C 17.74%；配体A不含氧：配体(NO2)x的氮氧键不等长。
1．该配合物中心原子M是什么元素？氧化态多大？给出推理过程。
2．画出该配合物的结构示意图，给出推理过程。
3．指出配体(NO2)x在“自由”状态下的几何构型和氮原子的杂化轨道。
4．除本例外，上述无机配体还可能以什么方式和中心原子配位？用图形画出三种。
第6题（8分）化合物A俗称“吊白块”，年产量上万吨，主要用于染色工艺，具还原性和漂白性，对热不稳定，有毒。近年报道，我国一些不法商人违章地将A添加到米、面、腐竹、食糖等食品中增白，导致多起严重食物中毒事件，如某地曾发生五所学校400余名学生食用含A食品一次性中毒事件。已知：
● 固体A·2H2O的摩尔质量为154g/mol；
● A的晶体结构及其水溶液的电导证实A是钠盐，每摩尔A含1摩尔钠离子。
● A在水中的溶解度极大，20℃饱和溶液A的质量分数达45%。
● A的制备方法之一是，在NaOH溶液中分甲醛与Na2S2O4（连二亚硫酸钠）反应（摩尔比1︰1），反应产物为A和亚硫酸钠。
● A在化学上属于亚磺酸的衍生物，亚磺酸的通式为RSO2H，R为有机基团。
1．画出A的阴离子的结构（简）式。
2．写出上述制备A的“分子方程式”。
3．给出A的化学名称。
第7题（8分）据报道，我国酱油出口因“氯丙醇”含量超标而受阻。
1．据研究，酱油中的“氯丙醇”的来源可能是酱油原料中的杂质脂肪水解产物甘油的羟基被氯取代的衍生物；另一来源可能是用离子交换树脂纯化水配制酱油，由于交换树脂采用1，2－环氧－3－氯丙烷（代号A）作交联剂，残留的A水解会产生“氯丙醇”；此外，A还可能来自包装食品的强化高分子材料。试写出由甘油得到的“氯丙醇”的结构简式和A水解的反应方程式，反应涉及的有机物用结构简式表示。
2．在同一个碳上同时有2个羟基或者一个羟基和一个氯原子的“氯丙醇”是不稳定的，在通常条件下会发生消除反应，请给出2个反应方程式作为例子。
第8题（9分）化合物A和 B的元素分析数据均为C 85.71%，H 14.29%。质谱数据表明A和B的相对分子质量均为84。室温下A和B均能使溴水褪色，但均不能使高锰酸钾溶液褪色。A与HCl反应得2，3－二甲基－2－氯丁烷，A催化加氢得2，3－二甲基丁烷；B与HCl反应得2－甲基－3－氯戊烷，B催化加氢得2，3－二甲基丁烷。
1．写出A和B的结构简式。
2．写出所有与A、B具有相同碳环骨架的同分异构体，并写出其中一种异构体与HCl反应的产物。
第9题（8分）Xe和F2反应，可得三种氟化物，视反应条件而定。下图表述的是将0.125mol/L Xe和1.225mol/L F2为始态得到的生成物在平衡体系内的分压与反应温度的关系。
1．应在什么温度下制备XeF2和XeF4？
2．Xe和F2生成XeF6和XeF4，哪个反应放热更多？
生成 的反应放热更多。理由：
3．为有效地制备XeF2，应在什么反应条件下为好？简述理由。
第10题（10分）某远洋船只的船壳浸水面积为4500m2，与锌块相连来保护，额定电流密度为150mA/m2，预定保护期限2年，可选择的锌块有两种，每块的质量分别为15.7kg和25.9kg，通过每块锌块的电流强度分别为0.92A和1.2A。计算说明，为达到上述保护船体的目的，最少各需几块锌块？用哪种锌块更合理？为什么？
第11题（5分）镅（Am）是一种用途广泛的锕系元素。241Am的放射性强度是镭的3倍，在我国各地商场里常常可见到241Am骨密度测定仪，检测人体是否缺钙：用241Am制作的烟雾监测元件已广泛用于我国各地建筑物的火警报警器（制作火警报警器的1片241Am我国批发价仅10元左右）。镅在酸性水溶液里的氧化态和标准电极电势（E(/V）如下，图中2.62是Am4＋/Am3＋的标准电极电势，－2.07是Am3＋/Am的标准电极电势，等等。一般而言，发生自发的氧化还原反应的条件是氧化剂的标准电极电势大于还原剂的标准电极电势。
试判断金属镅溶于过量稀盐酸溶液后将以什么离子形态存在。简述理由。
附：E( (H＋/H2)＝0V；E?(Cl2/Cl－)＝1.36V；E?(O2/H2O)＝1.23V。
第12题（8分）组合化学是一种新型合成技术。对比于传统的合成反应如A＋B＝AB，组合化学合成技术则是将一系列Ai（i＝1，2，3，…）和一系列 Bj（j＝1，2，3，…）同时发生反应，结果一次性地得到许多个化合物的库（library），然后利用计算机、自动检测仪等现代化技术从库中筛选出符合需要的化合物。今用21种氨基酸借组合化学技术合成由它们连接而成的三肽（注：三肽的组成可以是ABC，也可以是AAA或者AAB等等，还应指出，三肽ABC不等于三肽CBA：习惯上，书写肽的氨基酸顺序时，写在最左边的总有未键合的α－氨基而写在最右边的总有未键合的羧基）。
1．该组合反应能得到多少个三肽的产物库。答： 个。
2．假设所得的库中只有一个三肽具有生物活性。有人提出，仅需进行不多次实验，即可得知活性三肽的组成（每次实验包括对全库进行一次有无生物活性的检测）。请问：该实验是如何设计的？按这种实验设计，最多需进行多少次实验，最少只需进行几次实验？简述理由。
第13题（11分）离于液体是常温下呈液态的离子化合物，已知品种几十种，是一类“绿色溶剂”。据2002年4月的一篇报道，最近有人进行了用离子液体溶解木浆纤维素的实验，结果如下表所示：向溶解了纤维素的离子液体添加约1.0%（质量）的水，纤维素会从离子液体中析出而再生；再生纤维素跟原料纤维素的聚合度相近；纤维素分子是葡萄糖（C6H12O6）的缩合高分子，可粗略地表示如下图，它们以平行成束的高级结构形成纤维；葡萄糖缩合不改变葡萄糖环的结构；纤维素溶于离子溶液又从离子液体中析出，基本结构不变。
n＝400～1000
表木浆纤维在离子液体中的溶解性
离子液体
溶解条件
溶解度（质量%）
[C4min]Cl
加热到100℃
10%
[C4min]Cl
微波加热
25%，清澈透明
[C4min]Br
微波加热
5～7%
[C4min]SCN
微波加热
5～7%
[C4min][BF4]
微波加热
不溶解
[C4min][PF4]
微波加热
不溶解
[C6min]Cl
微波加热
5%
[C8min]Cl
微波加热
微溶
表中[C4min]Cl是1－（正）丁基－3－甲基咪唑正一价离子的代号，“咪唑”的结构如右上图所示。
回答如下问题：
1．在下面的方框中画出以[C4min]＋为代号的离子的结构式。
2．符号[C6min]＋和[C8min]＋里的C6和C8代表什么？答： 和 。
3．根据上表所示在相同条件下纤维素溶于离子液体的差异可见，纤维素溶于离子液体的主要原因是纤维素分子与离子液体中的 之间形成了 键；纤维素在[C4min]Cl、[C4min]Br、[C4min][BF4]中的溶解性下降可用 来解释，而纤维素在[C4min]Cl、[C6min]Cl和[C8min]Cl中溶解度下降是由于 的摩尔分数 。
4．在离子液体中加入水会使纤维素在离子液体里的溶解度下降，可解释为： 。
5．假设在[C4min]Cl里溶解了25%的聚合度n＝500的纤维素，试估算，向该体系添加1.0%（质量）的水，占整个体系的摩尔分数多少？假设添水后纤维素全部析出，析出的纤维素的摩尔分数多大？
第1题1．Mn（1分）2．MnO2（1分）3．M的三种常见化合物是MnO2、MnSO4和KMnO4。（3分）
注：必须答MnO2和KMnO4，而Mn(II)盐也可答硝酸锰等。
第2题1．硅（或Si或单晶硅）（1分）2．二氧化硅（或SiO2）（1分）3．硅（或Si）（1分）
4．铝硅酸盐（或硅铝酸盐）（1分）
注：此题明确是分子筛，不应答硅胶，答硅酸盐也不给分。
5．具有Si－O键 与硅相连的烃基（2分）
第3题1．Hs（1分）2．＋＝＋5n（2分）（n也可写成等, 但写成“中子”扣1分）
第4题1．2Hg＋2HClO＝Hg2OCl2＋H2O（1分） 碱式氯化汞（或氯氧化汞）（1分）
注：Hg2OCl2也可写成HgO·HgCl2或HgCl2·HgO
2．7N2H4＝8NH3＋3N2＋2H2（2分）
3．乙烷中的碳原子没有孤对电子，肼中的氮原子有1对孤对电子，过氧化氢中的氧有2对孤对电子，使A—A键的键能减小。（2分）
第5题1．nM︰nN＝21.68/MM︰31.04/14＝1︰(2y＋2)
MA＝19.56×(y＋1) y＝2（设y为其他自然数均不合题意），得MM＝58.7 (g/mol)
查周期表，M＝Ni 由配体(NO2)x 的两个氮氧键不等长，推断配体为单齿配体，配位原子为O，
故配体为NO2－，因此，Ni的氧化数为＋2。（4分）
注：推理过程合理都给分，不合理，即使结果正确也扣2分。
2．设配合物中碳原子数为nC，则：nC︰nN＝17.74/12︰31.04/14＝0.667
已知nN＝2×2＋2＝6, 所以，nC＝0.677×6＝4
求出摩尔质量，由于剩余量过小，只能设A是氮氢化合物，由此得氢数，可
推得配体A为H2NCH2CH2NH2，
配合物的结构示意图为：（4分）
注：合理推理过程2分，结构图2分
3．（根据VSEPR理论，可预言）NO2－为角型，夹角略小于120°，N取sp2杂化轨道。（2分）
4． （3分）
注：只要图形中原子的相对位置关系正确即可得分；画出其他合理配位结构也得分，如氧桥结构、NO2－桥结构等
第6题1．MA＝32＋3×16＋3×1＋12＋23＝118 118＋36＝154
（或[HOCH2SO2]－或或等）（3分）
2．Na2S2O4＋CH2O＋NaOH＝HOCH2SO2－Na＋＋Na2SO3（3分）
（或Na2S2O4＋CH2O＋NaOH＝HOCH2SO2Na＋Na2SO3
或Na2S2O4＋CH2O＋NaOH＝NaSO2CH2OH＋Na2SO3）注：写不写结晶水都可以
3．“羟甲亚磺酸钠”（或“羟甲基亚磺酸钠”）（2分）
第7题1．（4分）
（2分）
注：标不标对映体得分相同。
2． （各1分）
第8题1．A的结构简式 B的结构简式（各2分）
2．结构简式 与HCl反应产物的结构简式
注：同分异构体各1分；写对任一“对应的”水解产物得2分。
第9题1．约550K 约850K（各1分）
2．XeF6 若Xe与F2生成XeF4的反应放热多，反应XeF4＋F2＝XeF6将是吸热反应，温度升高应有利于XeF6的生成，而由附图可见，事实恰恰相反。（4分）
（或答：反应XeF6＝XeF4＋F2发生在相对高的温度下；或答：上述正向反应是体积增大的反应，所以正向反应是吸热的）
3．在上图条件下必须在高温下才能制备XeF2, 但高温要求的技术问题太多，因而，应降低投料中F2/Xe的比值，可有效制备XeF2。（2分）
第10题首先算出通过体系的总电量：
2×365d×24h/d×60min/h×60s/min＝6.307×107s （1分）
0.0150A/m2×4500m2＝67.5A （1分）
67.5A×6.307×107s＝4.257×109C （1分）
其次计算总共需要多少锌：电子的量为：
4.257×109C/9.65×104C/mol＝4.411×104mol （1分）
锌量：4.411×104 mol×65.4g/mol/2×10－3kg/g＝1443kg＝1.44×103 kg （1分）
需质量为15.7kg/块的锌块数为：1.44×103kg/15.7 kg/块＝91.7块≈92块（1分）
92块×0.92A/块＝85A＞67.5 A , 电流强度可以达到要求。 （1分）
25.9 kg/块：1.44×103kg/25.9 kg/块＝55.6块≈56块 （1分）
56块×1.2A/块＝67.2A＜67.5A，电流强度达不到要求，应当加1块，则
57块×1.2 A/块＝68.4A，电流强度才能达到要求。 （1分）
选用较重的锌块更合理，因其电流强度较小，理论上可以保证2年保护期限，而用较轻的锌块因其电流强度太大，不到2年就会消耗光。（1分）
第11题要点1：E((Amn＋/Am)＜0, 因此Am可与稀盐酸反应放出氢气转化为Amn＋，n＝2,3,4；但E((Am3＋/Am2＋)＜0，Am2＋一旦生成可继续与H＋反应转化为Am3＋。（1分）
（或答：E((Am3＋/Am)＜0，n＝3）
要点2：E((Am4＋/Am3＋)＞E((AmO2＋/Am4＋), 因此一旦生成的Am4＋会自发歧化为AmO2＋和Am3＋。（2分）
要点3：AmO2＋是强氧化剂，一旦生成足以将水氧化为O2, 或将Cl－氧化为Cl2，转化为Am3＋, 也不能稳定存在。（1分）
相反，AmO2＋是弱还原剂，在此条件下不能被氧化为AmO22＋。
要点4：Am3＋不会发生歧化（原理同上），可稳定存在。（1分）
结论：镅溶于稀盐酸得到的稳定形态为Am3＋。
第12题1．213＝9261 2．答案的要点有：
①．实验设计：每次减少1个氨基酸用20个氨基酸进行同上组合反应，若发现所得库没有生物活性，即可知被减去的氨基酸是活性肽的组分。（2分）
②．若头三次实验发现所得库均无生物活性，则可知被减去的三种氨基酸是活性肽的组成。因此，最少只需进行3次实验就可完成实验。（2分）
③．若做了20次实验只发现有1或2次实验得到的库有活性，不能肯定活性三肽是AAA，还是ABA，还是ABC，仍需做第21次实验来证实，因此，最多需进行21次实验才能最后确定活性三肽的组成。（2分）
第13题1．（2分）
注：不加括号而将“＋”加在甲基氮上也正确。丁基用锯齿状无氢简式表示得分相同。
2．己基 辛基（1分） 3．阴离子（或负离子） 氢 Cl－、Br－、BF4－结合氢的能力下降 Cl－ 降低 。（每空1分，小计5分）
注：第3空或答半径增大，或与氢形成氢键的能力下降，或作为质子碱的碱性减小，等等
4．水与离子液体中的阴离子形成氢键的能力更强。（1分）
5．溶解于离子液体中的纤维素的摩尔质量为：6×12＋10＋5×16)×1000＝1.62×105（g/mol）
离子液体的摩尔质量为：8×12＋15＋14×2＋35.5＝96＋15＋28＋35.5＝175（g/mol）
水的摩尔分数为：1.0/18/(1.0/18＋75/175＋25/1.62×105)＝0.12
析出的纤维素的摩尔分数为：(25/162000)/(1.0/18＋75/175＋25/1.62×105)＝3.2×10－4（2分）
中国化学会2003年全国高中学生化学竞赛（省级赛区）试题
（2003年9月14日 9︰00－12︰00 共计3小时）
题号
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
总计
满分
5
7
5
8
6
12
5
12
6
12
10
12
100
得分
评卷人
竞赛时间3小时。迟到超过30分钟者不能进考场。开始考试后1小时内不得离场。时间到，把试卷（背面前上）放在桌面上，立即起立撤离考场。
试卷装订成册，不得拆散。所有解答必须写在站定的方框内，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。
允许使用非编程计算器以及直尺等文具。
H
1.008
相对原子质量
He
4.003
Li
6.941
Be
9.012
B
10.81
C
12.01
N
14.01
O
16.00
F
19.00
Ne
20.18
Na
22.99
Mg
24.31
Al
26.98
Si
28.09
P
30.97
S
32.07
Cl
35.45
Ar
39.95
K
39.10
Ca
40.08
Sc
44.96
Ti
47.88
V
50.94
Cr
52.00
Mn
54.94
Fe
55.85
Co
58.93
Ni
58.69
Cu
63.55
Zn
65.39
Ga
69.72
Ge
72.61
As
74.92
Se
78.96
Br
79.90
Kr
83.80
Rb
85.47
Sr
87.62
Y
88.91
Zr
91.22
Nb
92.91
Mo
95.94
Tc
[98]
Ru
101.1
Rh
102.9
Pd
106.4
Ag
107.9
Cd
112.4
In
114.8
Sn
118.7
Sb
121.8
Te
127.6
I
126.9
Xe
131.3
Cs
132.9
Ba
137.3
La－Lu
Hf
178.5
Ta
180.9
W
183.8
Re
186.2
Os
190.2
Ir
192.2
Pt
195.1
Au
197.0
Hg
200.6
Tl
204.4
Pb
207.2
Bi
209.0
Po
[210]
At
[210]
Rn
[222]
Fr
[223]
Ra
[226]
Ac－La
Rf
Db
Sg
Bh
Hs
Mt
第题（5分）
二战期间日本是在战场上唯一大量使用毒气弹的国家，战争结束日军撤退时，在我国秘密地遗弃了大量未使用过的毒气弹，芥子气是其中一种毒气。芥子气的分子式为(ClCH2CH2)2S。人接触低浓度芥子气并不会立即感受痛苦，然而，嗅觉不能感受的极低浓度芥子气已能对人造成伤害，而且，伤害是慢慢发展的。
1．用系统命名法命名芥子气。
2．芥子气可用两种方法制备。其一是ClCH2CH2OH与Na2S反应，反应产物之一接着与氯化氢反应；其二是CH2＝CH2与S2Cl2反应，反应物的摩尔比为2︰1。写出化学方程式。
3．用碱液可以解毒。写出反应式。
第题（7分）
50年前，Watson和Crick因发现DNA双螺旋而获得诺贝尔化学奖。DNA的中文化学名称是： ；构成DNA的三种基本组分是： 、 和 ；DNA中的遗传基因是以 的排列顺序存储的；DNA双键之间的主要作用力是 。给出DNA双螺旋结构在现代科技中应用的一个实例： 。
第题（5分）
在正确选项上圈圈。
1．下列化学键中碳的正电性最强的是
A．C－F B．C一O C．C－Si D．C－Cl
2．电子构型为[Xe]4f145d76s2的元素是
A．稀有气体 B．过渡元素 C．主族元素 D．稀土元素
3．下列离子中最外层电子数为8的是
A．Ga3＋ B．Ti4＋ C．Cu＋ D．Li＋
第题（8分）
在30℃以下，将过氧化氢加到硼酸和氢氧化钠的混合溶液中，析出一种无色晶体X。组成分析证实，该晶体的质量组成为Na 14.90％，B 7.03％，H 5.24％。加热X，得无色晶体Y。Y含Na 23.0％，是一种温和的氧化剂，常温下在干燥空气里稳定，但在潮湿热空气中分解放氧，广泛用作洗涤剂、牙膏、织物漂白剂和美发产品，也用于有机合成。结构分析证实X和Y的晶体中有同一种阴离子Z2－，该离子中硼原子的化学环境相同，而氧原子却有两种成健方式。
1．写出X、Y的最简式，给出推理过程。
X的最简式： Y的最简式：
推理过程：
2．用最恰当的视角画出Z2－离子的立体结构（原子用元素符号表示，共价键用短线表示）。
第题（6分）
右图是一种正在投入生产的大型蓄电系统。左右两侧为电解质储罐，中央为电池，电解质通过泵不断在储罐和电池间循环；电池中的左右两侧为电极，中间为离子选择性膜，在电池放电和充电时该膜可允许钠离子通过；放电前，被膜隔开的电解质为Na2S2和NaBr3，放电后，分别变为Na2S4和NaBr。
1．左、右储罐中的电解质分别为：
左： ；右： 。
2．写出电池充电时，阳极和阴极的电极反应。
阳极： ；阴极： 。
3．写出电池充、放电的反应方程式。
4．指出在充电过程中钠离子通过膜的流向。
第题（12分）
2003年3月日本筑波材料科学国家实验室一个研究小组发现首例带结晶水的晶体在5K下呈现超导性。据报道，该晶体的化学式为Na0.35CoO2·1.3H2O，具有……－CoO2－H2O－Na－H2O－CoO2－H2O－Na－H2O－……层状结构；在以“CoO2”为最简式表示的二维结构中，钴原子和氧原子呈周期性排列，钴原子被4个氧原子包围，Co－O键等长。
1．钴原子的平均氧化态为 。
2．以●代表氧原子，以●代表钴原子，画出CoO2层的结构，用粗线画出两种二维晶胞。可资参考的范例是：石墨的二维晶胞是右图中用粗线围拢的平行四边形。
3．据报道，该晶体是以Na0.7CoO2为起始物，先跟溴反应，然后用水洗涤而得到的。写出起始物和溴的反应方程式。
第题（5分）
杜邦公司因发明了一项新技术而获得了2003年美国总统绿色化学奖。该技术利用基因工程将酵母菌的基因引入一种大肠杆菌，用来将葡萄糖发酵生成1，3－丙二醇。
1．在上述发酵过程中，葡萄糖首先转化为二羟基丙酮的一磷酸酯，随后转化为目标产物。该反应对于葡萄糖的原子利用率为 ％。原子利用率是目标产物的相对分子质量除以反应物相对原子质量之和乘以100％。
2．生产1，3－丙二醇的传统工艺是以石油为原料按下述路线进行的：石油→乙烯→环氧乙烷→3－羟基丙醛－1，3－丙二醇。获得3－羟基丙醛的反应在乙醚溶剂中进行，用钴催化剂或铑催化剂，温度80℃，压力107Pa；后一反应用镍催化剂，温度80～120℃，压力1.6×107Pa。对比之下，新工艺至少具有以下3种绿色化学特征：
①
②
③
第题（12分）
1．（4分）1摩尔高锰酸钾在240～300℃加热释放出19.2g氧气，写出反应方程式。（已知K2MnO4 640℃分解，K3MnO4 800℃分解。）
2．（3分）咖啡因对中枢神经有兴奋作用，其结构式如下。常温下，咖啡因在水中的溶解度为2g/100g H2O，加适量水杨酸钠[C6H4(OH)(COONa)]，由于形成氢键而增大咖啡因的溶解度。请在附图上添加水杨酸钠与咖啡因形成的氢键。
3．（2分）阿司匹林结构式如右，难溶于水。若和适量柠檬酸三钠混合，即可增大溶解度。解释原因。
4．（3分）氯仿在苯中的溶解度明显比1，1，1－三氯乙烷的大，请给出一种可能的原因（含图示）。
第题（6分）
钒是我国丰产元素，储量占全球11％，居第四位。在光纤通讯系统中，光纤将信息导入离光源1km外的用户就需用5片钒酸钇晶体（钇是第39号元素）。我国福州是全球钒酸钇晶体主要供应地，每年出口几十万片钒酸钇晶体，年创汇近千万美元（1999年）。钒酸钇是四方晶体，晶胞参数a＝712pm，c＝629pm，密度d＝4.22g/cm3，含钒25％，求钒酸钇的化学式以及在一个晶胞中有几个原子。给出计算过程。
钒酸钛的化学式： 一个晶胞中的原子数：
计算过程：
第题（12分）
美国Monsando公司生产了一种除草剂，结构如右图，酸式电离常数如下：Pka1 0.8，pKa2 2.3，pKa3 6.0，pKa4 11.0。与它配套出售的是转基因作物（大豆、棉花、玉米、油菜籽）的种子，转入了抗御该除草剂的基因，喷洒该除草剂后其他植物全部死光，唯独这些作物茁壮成长，由此该除草剂得名roundup，可意译为“一扫光”。这四种转基因作物已在美国大量种植，并已向我国和巴西等国大量出口，但欧洲至今禁止进口。
1．Roundup为无色晶体，熔点高达200℃，根据如上结构式进行的分子间作用力（包括氢键）的计算，不能解释其高熔点。试问：Roundap在晶体中以什么型式存在？写出它的结构式。
2．加热至200～230℃，Roundup先熔化，后固化，得到一种极易溶于水的双聚体A，其中有酰胺键，在316℃高温下仍稳定存在，但在无机强酸存在下回流，重新转化为Roundup。画出A的结构式。
3．Roundup的植物韧皮的体液的pH约为8；木质部和细胞内液的pH为5～6。试写出Roundop后三级电离的方程式（方程式中的型体附加①②③④标注），并问：Roundup在植物动皮液和细胞内液的主要存在型体（用你定义的①②③④表达）。提示：通常羧酸的电离常数介于磷酸的一、二级电离常数之间。
电离方程式：
植物动皮液的主要型体： 细胞内液的主要型体：
4．只有把Roundup转化为它的衍生物，才能测定它的Pk1，问：这种衍生物是什么？
第题（10分）
某烯烃混合物的摩尔分数为十八碳－3，6，9－三烯9%，十八碳－3，6－二烯57％，十八碳－3一烯34％。
1．烯烃与过氧乙酸可发生环氧化反应，请以十八碳－3，6，9－三烯为例，写出化学反应方程式。
2．若所有的双键均被环氧化，计算1摩尔该混合烯烃需要多少摩尔过氧乙酸。
3．若上述混合烯烃中只有部分不饱和键环氧化，请设计一个实验方案，用酸碱滴定法测定分离后产物的环氧化程度：简述实验方案；写出相关的反应方程式和计算环氧化程度（％）的通式。
第题（12分）
中和1.2312g平面构型的羧酸消耗18.00mL 1.20mol/L NaOH溶液，将该羧酸加热脱水，生成含碳量为49.96％的化合物。确定符合上述条件的摩尔质量最大的核酸及其脱水产物的结构式，简述推理过程。
核酸的结构式： 脱水产物的结构式：
推理过程：
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参考答案
1999年全国高中学生化学竞赛（初赛）试题分析
第一题（12分）
12.0g含2种化合物(由常见元素组成)的近白色固体溶于过量盐酸, 释放出2.94L气体(标准状态), 气体密度为同温度下空气密度的1.52倍; 剩余的不溶性残渣含氧53.2%，既不溶于酸又不溶于稀碱溶液。通过计算分别写出2种化学物质的化学式。
【解题思路】
解这个试题的关键是找到突破点。就像侦察破案一样，先要找到相对独立的线索。故此题首先是在考察参赛者对信息相互关系的判断力。此题给出的5个数据中，相对独立的是气体的相对密度，它是突破点。由此可得出气体是什么，然后“跟踪追击”，可得出其中一种化合物是碳酸盐，其物质的量，然后应进行“扫描”，寻找“嫌疑犯”，所有由常见元素构成的常见碳酸盐均是答案，条件是其总质量小于12.0。
若参赛人对此题的信息关系制作一个信息相关图，解题就容易多了，如：
此题的妙趣是可以作的假设是多样的，可以是相同的＋1价阳离子的碳酸盐，也可以是不同的＋1价阳离子的碳酸盐、可以是＋2价阳离子的碳酸盐，又可以是它们的酸式盐，试题仅要求假设涉及的元素是常见的。现场考察发现作图者寡，作多种假设者也不多。
【答案】
要点1：1.52×29.0g·mol－1＝44.1g·mol－1，这种气体是CO2（2分）
CO2物质的量：2.94L/22.4L·mol－1＝0.131mol；（2分）
（或CO2的质量：0.131mol×44.0g·mol－1＝5.78g）
要点2：由上面的计算可知一种物质为碳酸盐：MCO3。（M＝Mg）
设M为常见元素Mg，则MgCO3质量为0.131mol×84.3g·mol－1＝11.0g；
（若设M＝Ca，则CaCO3质量为0.131mol×100g·mol－1＝13.1g＞12.0g；
不合题意。若为Na2CO3（106g·mol－1）也不合题意）故M＝Mg（6分）
注：若没有对CaCO3的讨论，只给3分。
要点3：既不溶于酸也不溶于稀碱的另一种物质是SiO2 (不可能是M2O，MO，M2O3)：
[32.0/(28.1＋32.0) ]×100%＝53.2%（符合题意）（2分）
化合物的化学式：MgCO3，SiO2
【评论】
命题人认为这是一道相当于高考题水平的试题，但现场考察却显示，参赛学生有扑朔迷离之感，不能很快发现解题的线索，觉得像个“无头案”，许多参赛者宁愿先放弃此题而去做后面的题，这很出乎命题人的预计。此题答案假定碳酸盐是MgCO3，理应指出NaHCO3、Ca(HCO3)2、NH4HCO3等等都是正确答案。此题答案前有个说明：凡得出正确组成和计算的都应给满分。尽管碳酸氢钙（镁、钡）固体是不存在的，但学生并不知道，答了也应给分。这样才可以体现化学竞赛的判分原则：坚持从应试者知识水平出发，即使事实上不正确，但学生缺乏作出正误判断的知识基础，认为是正确的，也可得分。一题多解是应当提倡的。科学假设必须注意到客观世界多样性，不应“一根筋”。笔者建议，今后凡试题有多个答案，应试者给出多个答案才能给满分。此题知识水平很低而智力要求很高，但难度不小，许多选手不知所措，甚至放弃，可见简单地定义“智力是知识的总和”，容易引起误解。知识多智力不一定高。智力与知识（还有经验）相关，但不是一个东西。
第二题（10分）
A和B两种物质互相溶解的关系如图1所示，横坐标表示体系的总组成，纵坐标为温度，由下至上，温度逐渐升高。T1时a是B在A中的饱和溶液的组成，b是A在B中的饱和溶液的组成（T2时相应为c、d）。T3为临界温度，此时A和B完全互溶。图中曲线内为两相，曲线外为一相（不饱和液）。某些物质如H2O和(C2H5)3N，C3H5(OH)3和间－CH3C6H4NH2有低的临界温度（见示意图2）。请根据上述事实，回答下列问题：
图1 图2
1．解释图1中T3存在的原因。
2．说明图2所示的两对物质存在低的临界温度的原因。
2．描述图2所示的两对物质的互溶过程。
【解题思路】
此题的信息是图形，可称为图形题。考察参赛者对用图传递的信息理解加工的能力。参赛者首先应抓住试题的主题——两种溶剂的互溶性；然后要浮现中学化学中关于溶解性的一般性问题——为什么有的溶剂能够互溶，有的却不能？其次要回忆中学化学中有关温度对溶解度影响的一般原理。若颠倒了思考的顺序，思路就会乱。中学化学有“相似者相溶”的说法，即分子间作用力的性质相近大小也相近的溶剂会相互溶解。性质相近和大小相近也有个顺序。性质相近才能再考虑大小是否相近。性质不相近就不必再考虑大小是否相近。图1和2给出了溶解性与温度关系相反的信息，应归咎于两者分子间力性质不同。题面给出图2溶剂的实例，倒过来告诉我们图1的溶剂不具有这种性质，即表明图1是通例，图2是特例，因此参赛者需首先分析图2特例具有什么特殊的分子间作用力，于是就找到了解题的关键——氢键。
【答案】
1．物质的溶解度通常随着温度的升高而增大，所以在一定的温度下，A和B两种物质能达到完全互溶。（2分）
2．某些物质如H2O和(C2H5)3N，C3H5(OH)3和间－CH3C6H4NH2存在低的临界温度的原因是它们在较低温度能形成分子间氢键，然而，随着温度的升高，分子间氢键破裂，所以溶解度反而减小。（4分）
3．（2分）
（若画为1个H2O和2个(C2H5)3N分子形成氢键也给2分）
（2分）
（氢键位置不同、生成1、2、3个氢键或其它合理答案均给分）
【评论】
现场考察发现许多学生不知道如何缕清解此题的逻辑顺序，有的选手则似乎明知是分子间作用力和氢键问题，却不会表达。这说明竞赛试题考核表述能力正切中要害。本题知识点仍是中学化学知识，答案对氢键方向性并未要求，是切合学生水平的做法。有相当一部分学生分不清第2问和第3问，把它们混在一起了，笔者认为，第2、3问的不同在于认识的层次。第2问要求原因，第3问要求过程，后者要求更高层次的原因。
笔者认为，此题答案的不严密之处是：应首先指出互溶的两种物质的分子间作用力不仅性质接近，而且大小也应比较接近，否则解释不了苯酚与水或苯胺与水等的溶解性。
此类用结构原理来解释物理性质的试题是否适合作为初赛试题也有不同意见。有的老师认为，应试者提出的“解释”可能完全出乎命题人的意外，使应答变得很复杂多样，造成评分的困难。笔者的看法是，讨论事物原因的试题不宜过多，过多地问为什么，有可能强化追求似是而非的事物原因的学究式探究。
第三题（12分）
铬的化学丰富多采，实验结果常出人意料。将过量30%H2O2加入(NH4)2CrO4的氨水溶液, 热至50℃后冷至0℃，析出暗棕红色晶体A。元素分析报告：A含Cr 31.1%，N 25.1%，H 5.4%。在极性溶剂中A不导电。红外图谱证实A 有N－H键，且与游离氨分子键能相差不太大，还证实A 中的铬原子周围有7个配位原子提供孤对电子与铬原子形成配位键，呈五角双锥构型。
1．以上信息表明A的化学式为： ；可能的结构式为： 。
2．A中铬的氧化数为： 。
3．预期A 最特征的化学性质为： 。
4．生成晶体A的反应是氧化还原反应，方程式是： 。
【解题思路】
此题是利用已经形成的但一般教科书未涉及的知识编制成的探究式试题。如本文开头所述，属于谜底为新知识的谜语式试题。此题信息很多，为缕清信息相互关系，最形象的方法是制作一张破案式的线索图，下面只是一例（制作什么样的图并无模式可循，依应试者思维特征不同而异，图也不一定在纸上画出来，在脑中构建也一样可以——这要看应试者脑子清晰不清晰，右脑发达不发达而定）：
从这个“破案线索图”可以判断出“犯案人”A只能是含2个过氧团的铬(IV)配合物。因为过氧团可以从过氧化氢中转移过来，有来源（如果此题没有A的生成反应的信息，当然也可以假设配合物里存在H2N—NH2，同时有—OH的配体，但生成反应排除了这个“嫌疑犯”）；同时也排除1个过氧团或者没有过氧团的可能，因为生成反应是氧化还原反应，在K2CrO4中铬的价态（或说氧化态）已经达到最高价，只能发生还原反应，铬的价态必低于＋6，因此A是唯一的。
【答案】
1．A 的化学式Cr(NH3)3O4 或CrN3H9O4（写成其他形式也可以）（2分）
A 的可能结构式如下图：（4分）
1式和/或2式均得满分，但无2个过氧键O—O者得零分。
（编者注：还可画出其他结构式，但本题强调的是结构中有2个过氧键，并不要求判断它们在结构中的正确位置。）
2．A中铬的氧化数为＋4（2分）
3．氧化还原性（或易分解或不稳定等类似表述均得满分）（2分）
4．化学方程式：CrO42－＋3NH3＋3H2O2＝Cr(NH3)3(O2)2＋O2＋2H2O＋2OH－（2分）
【评论】
此题重在形成知识的过程。当然，作为试题，并未给出实际科学研究获得的全部信息，例如红外图谱中肯定同时显示了A中有过氧键，却被命题人“制谜”时略去了，否则会降低解谜的智力测试水平。平心而论，此题的知识要求是较多的，但在中学课本里都已涉及,如:应试者至少需要有配合物（络合物）的基本概念(中学有Cu(NH3)42+、Ag(NH3)2+、Fe(CN)64－、Fe(SCN)63－等)、过氧化合物的知识(中学有H2O2)、铬的价态及作为氧化剂的知识（中学有重铬酸盐作氧化剂的例子）、氧化数的概念、配价键或者配位键的概念（中学有电子对的给予和接受的实际例子）、电解质的概念、由元素组成求分子量的技能（此题氧原子数需用余量来求，这既符合实际科研信息，又增加了试题难度），等等。由于这些知识基础不超纲，不能说此题对已有知识基础要求太高，试题难是难在这样多的知识要综合在一起，由应试人得出一个从未见过的结构式（按说只有左边的结构图是正确的，但命题人并不这样要求，是符合应试者水平的判分标准，再次体现了竞赛判分的特点），因此此题的智力要求确实比较高，理解力、分析力、综合力、联想力、想象力、创造力都进行了考察。如果实测结果此题难度太高，可在今后命题时适当减少信息量，降低综合度，不要连这种命题思路一起泼走。
第四题（12分）
市场上出现过一种一氧化碳检测器，其外观像一张塑料信用卡，正中有一个直径不到2cm的小窗口，露出橙红色固态物质。若发现橙红色转为黑色而在短时间内不复原，表明室内一氧化碳浓度超标，有中毒危险。一氧化碳不超标时，橙红色虽也会变黑却能很快复原。已知检测器的化学成分：亲水性的硅胶、氯化钙、固体酸H8[Si(Mo2O7)6]·28H2O、CuCl2·2H2O和PdCl2·2H2O（注：橙红色为复合色，不必细究）。
1．CO与PdCl2·2H2O的反应方程式为： 。
2．题1的产物之一与CuCl2·2H2O反应而复原，化学方程式为： 。
3．题2的产物之一复原的反应方程式为： 。
【解题思路】
竞赛是科学普及的一部分，要通过竞赛宣传化学在经济发展人类进步人民健康质量、生活质量及环境质量改善中的作用，以促进中学生关心发生在世界上和周围的新事物，激励他们为之奋斗，本题就体现这种思想。鉴于试题涉及的器件的化学组成很复杂，命题人从中挑选了学生的知识背景足以理解的问题，也正好是该器件性能的主要化学原理，甚至提示应试者集中精力解决主要问题，舍弃不必细究的枝节，这本身也是一种如何理论联系实际的教育。命题人在组题时进一步帮助应试人缕清器件化学原理的思考程序，分3个问题要求学生思考，但每一个问题都留有需应试者通过原有知识基础来补充完善的内容，以此来考察应试者的应变能力。第一个问题的关键是：CO和PdCl2·2H2O谁是氧化剂？当然有两种正好相反的假设，假设1，得到C和某种高价钯化合物，假设2，得到CO2和金属钯。哪一个假设正确？要从第二问得到启示。显然，第二问需要应试者自己得出结论的首先是CuCl2·2H2O不可能是还原剂，只可能是氧化剂，因为在水体系里铜的价态不能再升高。如果应试者没有这种基本思路，就无助于对第1问两种假设的抉择。有了这种思路，必然对“题1的产物之一”对准C和Pd。问：其中哪一个可以跟CuCl2·2H2O反应？中学课本上讨论过碳的氧化，使用的都是强氧化剂，如空气中的氧气、浓硫酸、浓硝酸等，而且都需加热，可见碳不是强还原剂，把它氧化不那么容易，应当排除，于是“定音”，假设2是正确的，这是一箭双雕，既答了第1问，又答了第2问。当然，第2问又存在两种可能，铜被还原得铜（I）呢还是得铜（0）。怎样判断？需要第3问来帮助，第3问要求写出4-2问中产物之一被复原，自然是指铜（I）或铜（0）的复原。先不必问氧化剂是谁，应试者就清楚，铜（I）比铜（0）易复原，即容易被氧化。这是不是中学知识？笔者认为是。由此选择了铜（I）为第2问的答案，完成第2问的解答。再接着思考第3问：使铜（I）复原为铜（II）使用了什么试剂？首先要明确，它一定是氧化剂（应试者明确吗？），然后从器件化学组成中去找，找不到（有人会认为存在2Cu+＋2H+＝2Cu2+＋H2的反应吗？），于是被逼到“华容道”上去了，只能选择空气中的氧气，别无它路，全题得解。当然，解完后应回顾器件的整个化学组成来讨论它们各自的作用，但试题没有设问，留给应试者自己思索。
【答案】
1．化学方程式CO＋PdCl2·2H2O＝CO2＋Pd＋2HCl＋H2O（4分）
写PdCl2不写PdCl2·2H2O同时也配平，给2分。
2．化学方程式Pd＋2CuCl2·2H2O＝PdCl2·2H2O＋2CuCl＋2H2O（4分）
写Pd＋CuCl2·2H2O＝PdCl2·2H2O＋Cu给2分
3．化学方程式4CuCl＋4HCl＋6H2O＋O2＝4CuCl2·2H2O（4分）
【评论】
笔者赞赏命题人第2问答铜（0）也给50%分数的做法。这有利于提高学生参赛的积极性，考虑不周全，没有从第3问倒过去想第2问，但单从第2问思考，也不错，所以给50%的分，以资鼓励，今后想问题应当更全面些，解题应注意运用“上下求索、左右逢源、前后呼应”的策略思想才行。写方程式必须配平才能给分笔者认为是恰当的，尤其对一个不熟悉的方程式，这是检验方程式是否正确的重要方法。至于结晶水是否必须写进方程式？可以商量。命题人认为必须写进方程式可能是考虑到可以使应试人用方程式产物来理解试题给出的器件的所有组成，以加强判断自己写的方程式的正确性的信心，反而降低了试题的难度，但应试人未必有这种反馈式思维的训练，体会不到它的作用，反而觉得是个累赘，不写结晶水。答案未对此做说明，有可能会造成判分标准不统一。考察考场发现，许多学生第一个反应并未按预计的思路解题，以为钯可以跟CO生成羰基化合物，结果前两个反应全做错了。即使在试题上写明第一个反应是氧化还原反应，这种错误也不能避免。这或许就应了学得太多反而不利的说法。
第五题（16分）
水中氧的含量测定步骤如下:
步骤1：水中的氧在碱性溶液中将Mn2+氧化为MnO(OH)2。
步骤2：加入碘离子将生成的MnO(OH)2再还原成Mn2+离子。
步骤3：用硫代硫酸钠标准溶液滴定步骤2中生成的碘。
有关的测定数据如下：
1：Na2S2O3溶液的标定。取25.00 mL KIO3标准溶液（KIO3浓度：174.8 mg·L－1）与过量KI在酸性介质中反应，用Na2S2O3溶液滴定，消耗12.45 mL。
2：取20.0℃下新鲜水样103.5mL，按上述测定步骤滴定，消耗Na2S2O3标准溶液11.80mL。已知该温度下水的饱和O2含量为9.08 mg·L－1。
3．在20.0℃下密闭放置5天的水样102.2mL，按上述测定步骤滴定，消耗硫代硫酸钠标准溶液6.75 mL。
1．写出上面3步所涉及的化学反应方程式。
2．计算标准溶液的浓度（单位mol·L－1）。
3．计算新鲜水样中氧的含量（单位mg·L－1）。
4．计算陈放水样中氧的含量（单位mg·L－1）。
5．以上测定结果说明水样具有什么性质？
【解题思路】
本题围绕测定水中的氧分成3个层次。第一个层次是测定氧的3个反应。试题对第一个反应给的信息很完全，而且信息也不难理解，预计所有应试者都应写得出化学方程式。试题对第二个反应的信息不完全。没有说反应的酸碱性条件。应试者应对反应的酸碱性条件作出判断。判断的基础是：I2在碱性条件下能否稳定存在？这属于中学化学知识的活用。当然，如果学生有Mn(OH)2在碱性溶液很容易被空气氧化的知识更好，即在碱性溶液里Mn（IV）是比Mn（II）更稳定的价态，要想在碱性溶液里把MnO(OH)2还原为Mn(OH)2使用像I－这样的还原剂是难以实现的，但没有这种深入知识而单靠中学知识已能作出正确判断。第3个反应决非中学知识，但在高考试题里以信息的形式出现过3次，命题人认为已经是“亚中学知识”了，而且，若不单纯从中学化学课本出发来考察，此知识点确实属于“重要”知识，是容量分析少数最重要的反应之一，因此命题人认为是“适度的”的“不拘泥于中学化学”，可以当作学生已有知识来要求。
第二部分是容量分析计算。标准溶液浓度计算的基础首先是测定反应中n(IO3－)︰n(I2)︰n(S2O32－)（摩尔比）问题，其次是cV＝c'V' 的关系式。第一个反应不必写出配平的化学方程式就可确定。因此试题并未要求写方程式。写方程式当然更明确，但浪费了宝贵的应试时间。测氧的计算的原理和知识点完全相同。
第三部分是考察中学生对水中的氧的一般知识。纯属常识考察。
【答案】
1．步骤1：2Mn2+＋O2＋4OH－＝2MnO(OH)2（1分）
步骤2：2I－＋MnO(OH)2＋4H+＝Mn2+＋I2＋3H2O（1分）
或3I－＋MnO(OH)2＋4H+＝Mn2+＋I3－＋3H2O
步骤3：I2＋2S2O32－＝2I－＋S4O62－（1分）
或I3－＋2S2O32－＝3I－＋S4O62－
2．标准溶液的浓度：9.841×10－3 mol·L－1
计算过程：
c(IO3－)＝174.8×10－3g·L－1/214.0g·mol－1＝8.168×10－4mol·L－1（1分）
c(S2O32–)＝6×c(IO3–)×V(IO3－)/V(S2O32－)
＝6×8.168×10－4mol·L－1×25.00mL/12.45mL＝9.841×10－3mol·L－1（3分）
3．新鲜水样中氧的含量：8.98mg·L－1
计算过程：103.5mL水样中氧的含量：
n(O2)＝0.25×c(S2O32－)×V(S2O32－)
＝0.25×9.841×10－3mol·L －1×11.80×10－3L＝2.903(10－5mol
氧含量：((O2)＝2.903×10－5mol×32.00×103mg·mol－1/103.5×10－3L
＝8.98mg·L－1（3分）
注：新鲜水样的氧饱和度＝(8.98/9.08)×100%＝98.9%
4．陈放水样中氧的含量：5.20mg·L－1
计算过程：102.2mL中氧的含量：
n(O2)＝0.25×c(S2O32－)×V(S2O32－)
＝0.25×9.841×10－3mmol·mL－1×6.75mL＝1.66×10－2mmol
氧含量：((O2)＝1.66×10－2mmol×32.00mg·mmol－1/102.2×10－3L＝5.20mg·L－1
（3分）
注：陈放引起氧的消耗量＝8.98mg·L－1－5.20mg·L－1＝3.78mg·L－1
5．表明水样里存在好氧性（或喜氧性）微生物（1.5分）或者存在能被氧气还原的还原性物质（1.5分）（共3分）
注：若计算结果正确，任何正确计算过程均得满分；若浓度值错误, 再看计算过程，若关系式正确, 运算错误, 给一半分。
【评论】
考场实情：1．相当多的应试者不能正确完成第2个反应，不知道反应一定在酸性条下才能进行，可能命题人对应试者的知识基础估计太高了，也可能是由于初赛知识点要求得太多，反而忽略反应的酸碱性这样的更基础性的知识，值得深入研究。2．相当多学生无2S2O32－＋I2＝S4O62－＋2I－的知识储备，把第3个测氧反应的产物写成S＋SO32–，甚至写放出SO2。这些学生很可能是高二学生。笔者认为，高二学生不宜参加这种水平的竞赛。有的老师不同意笔者的意见，认为值得去试一试，并对明年参加竞赛会有好处。其实，许多事情都有好与坏的两重性。若参加初赛的高二学生对自己参赛的成绩不佳归咎于学习的知识尚不到位，尚不完备，从失败中激励自己发奋学习，参加初赛有好处；若相反，觉得竞赛应答根本摸不着边，竞赛获奖更是高不可攀，失去对化学和化学竞赛的兴趣，岂不走向反面？3．定量反应计算的摩尔比搞错的学生相当多，说明对定量反应中的摩尔比关系缺乏基本概念。4．能完全答对第5问的为数不多，有的老师认为是编题人的问题，问“水样有什么性质”不明确，若学生答“水样有氧化性”为什么不行？我们说这种应答不完全，不能给分。若水样中没有还原性物质，或者好气菌，水样有氧化性氧就会因放置而减少吗？例如，K2Cr2O7有氧化性，它不与还原性物质反应会因放置而变化吗？这是外因与内因的关系问题。此题的应答情况或许也反映了中学化学教学如何更好地联系实际的问题。
第六题（10分）
曾有人用金属钠处理化合物A（分子式C5H6Br2，含五元环），欲得产物B，而事实上却得到芳香化合物C（分子式C15H18）。
1．请画出A、B、C的结构简式。
2．为什么该反应得不到B却得到C？
3．预期用过量酸性高锰酸钾溶液处理C，得到的产物是D，写出D的结构式。
【解题思路】
1．对比产物C的分子式（C15H18）和起始物A的分子式（C5H6Br2）可见一个C分子是3个A分子脱去溴原子连接而成的，而且A转化为C的反应是用金属钠消除A分子中的溴。可见此题并没有要求应试者必须学过武兹反应，此思路的知识基础没有超过中学化学。
2．试题用A是溴代环戊烯和C是芳香化合物2个信息同时限定了A和C的结构。溴代环戊烯因溴原子连在不同碳原子上而有多种位置异构体，它们与金属钠反应失去溴连接的方式更多，但是，为满足C是分子式为C15H18的芳香化合物（至少要有一个含共轭双键的苯环）的条件，A必须是1，2－二溴环戊烯，C必定有答案给出的结构式。应试者得出这个结论的过程和花费的时间自然很不相同，有的学生可能在草稿纸画满各种各样的二溴环戊烯，并令其脱溴相连，甚至得出很大的环状化合物，有的学生则只需在脑子里想清楚，其差别不是知识水平高低而是智力水平高低。在思考过程中，下述联想是有助于应试者得出结论：
3．为什么A与金属钠反应会得到C呢？如果应试者联想起中学化学里学过乙炔合成苯的反应，就会想到，A脱去溴首先得到的应是含C≡C键的环戊炔（B），既然乙炔经催化可三聚成苯，对比乙炔和环戊炔的结构，理应联想到中学化学学到：乙炔的碳氢处在一条直线上（《化学读本》的sp杂化当然有帮助，属竞赛大纲要求，但并非必需），环戊炔的炔碳在五元环上，其不稳定性就不至犹豫，不需催化剂也会聚合就在意料之中。
4．命题人考虑到环戊烯不稳定，有的学生可能将B写成它的双聚物，以求得到较稳定的化合物，因而答双聚体也算对，而且对两种B的不稳定给了注释性说明（注：不要求学生达到这种注释水平）。
5．C的氧化可看成是苯环的侧链碳原子的氧化。中学化学里讲过甲苯氧化得苯（甲）酸，去年初赛题分析里讨论过芳香烃侧链氧化的规律，应试者一般研究过去年初赛题，所以由C得出D应不是困难的事。但是，这里仍有很强的智力因素，应试者若被C的复杂结构迷惑住，不注意分子的核心部位是一个苯环，对题目给出的C是芳香化合物的信息视而不见，D是什么就很难答上来，到事后才恍然大悟。
【答案】
1．A B C 各2分
若答B的结构式为： 亦给2分
2．要点：B不稳定（2分）
注：前者的炔碳原子通常为sp杂化轨道，线性，环炔的张力太大；后者为反芳香性。
3． 或 （2分）
注：酸性高锰酸钾溶液氧化芳香环侧链反应发生在α碳上；该产物可形成分子内氢键。
【评论】
此题充分利用中学化学知识创造性地得出大中学教科书上没有讨论过的新知识。它不仅使应试者应用了知识，更使应试者应用知识去创造新知识。在应试者具有同等中学化学知识的前提下，应答水平主要取决于应试者的智力水平。笔者认为，这是今后化学竞赛的命题方向。赛场实情是能够解此题的学生很少，大多数学生根本缕不清思路，这些学生此题1分也未得，若仅第3问答不出，则可归咎于该问超过中学化学知识，因此，我们认为，大力研究如何加强教学中的创造性思维培养，是迫在眉睫的教改任务。
第七题（12分）
在星际云中发现一种高度对称的有机分子（Z），在紫外辐射或加热下可转化为其他许多生命前物质，这些事实支持了生命来自星际的假说。有人认为，Z的形成过程如下：（1）星际分子CH2＝NH聚合生成X；（2）X 与甲醛加成得到Y（分子式C6H15O3N3）；（3）Y与氨（摩尔比1︰1）脱水缩合得到Z 。试写出X、Y和Z的结构简式。
【解题思路】
此题的题型与思路同上题。从X是CH2＝NH聚合反应产物，应试者当可写出其通式为。这里命题人已经预计到，许多学生会以为n值一定很大，以为凡聚合反应必得到高聚物，实在是设置的“陷阱”。其实，聚合反应不一定得到高聚物，中学课本里的乙炔聚合成苯就是典型例子。因此，编题人给出Y的分子式，意在帮助应试者“跳出陷阱”，联想到乙炔聚合为苯，反推出n＝3，X是起始物的三聚体。该思路要求应试人首先要有“加成反应”的明确概念，懂得所谓“加成反应”是A＋B＝C，然后对比X（通式）和Y 以及甲醛的分子式，对Y 分子式这个信息进行加工——Y 分子中的所有氮原子必来源于亚甲胺（注：编题人为减少枝节未给出它的化学名称），既然Y 中有3个氮原子，说明Y 是由亚甲胺的三聚体与甲醛发生加成而得，由此得到X是C3H9N3，Y的分子式与X的分子式相减，得知与1分子亚甲胺三聚体反应的是3分子甲醛。这一信息加工过程也就同时得出了X和Y 都是环状分子的结论。羰基加成反应中学里确实讲过，但印象最深的恐怕是加氢，并归入还原，羰基加水，就已经“超纲”，编题人设想参加竞赛的选手有这个知识，并用以理解加胺（可理解为加氨”，这考察了应试者对氨与水的类似性的把握与否，能否将甲醛加水C＝O双键打开的知识“迁移”于加氨）。最后，Y与NH3发生缩合反应，编题人首先考察了应试者有没有缩合反应的基本图式：A＋B＝C＋D的模式概念以及缩合反应从反应物“母体”里脱除的是“小分子”的概念，要求应试人找到氨分子与Y 分子的什么基团发生缩合，脱除什么小分子。脱水缩合在中学课本里讲到最多，应属于应试者已有的知识基础。只是Y与氨的缩合脱去3分子水，不同于中学课本里的缩合反应，是需要应试者的思维十分敏捷、广阔的。若应试人从Y的结构式里发现它有3个羟基，氨分子又有3个氢原子，本不难作这种带有相当程度创造性的思维。最后，Z的结构的得出，编题人显然是在考察应试者空间感受能力的强弱。
【答案】
X的结构式（4分） Y的结构式（4分） Z的结构式（4分）
Z画平面结构如上右图等不扣分；画X、Y、Z其他等价结构式，均得满分。
【评论】
本题涉及到中学有机化学“聚合”、“加成”、“缩合”三个概念，若应试人确实把握中学课本中这三个反应类型的概念以及课本上的具体知识内容，就已经有了解出此题的知识基础。因此，笔者认为，此题在知识基础上没有超过中学化学。然而，此题的能力要求很高，要求灵活运用中学学到的基本知识创造未知知识的能力，同时也考察了应试者面对陌生的心理承受能力和应变能力。因此，这道试题应视为较成功的“知识要求低、能力要求高”的好题。赛场实情：好学生得解，差学生零分。得零分的原因有几种可能：一种可能是对聚合反应的内涵把握得太片面，以为只要聚合反应一定得到高聚物，或者对羰基加成反应缺乏基本概念；另一种可能是解题不灵活，不善于上下前后前后整体性地审题；第3种可能是创造性思维能力差，不善于用原有知识基础理解加工新信息得出新知识；第4种可能是空间感受能力差。编题人给出Y的分子式，不前不后，十分恰当。要求应试者对试题有整体性的把握，思路清晰地进行逻辑思维，“上下求索、左右逢源、前后呼应”。此题可能存在的问题是，命题人本来预计此题的主题完全是新的，因为在星际云中存在六次甲基四胺并假定它是由亚甲胺生成，是最近的文献报道，只是最后产物可能有的学生见到过，可能对解题有帮助，但这个知识点不是本题思路的主要出发点，说不上一定有帮助。
第八题（16分）
盐酸普鲁卡因是外科常用药，化学名：对－氨基苯甲酸－β－二乙胺基乙酯盐酸盐，结构式如右上。作为局部麻醉剂，普鲁卡因在传导麻醉、浸润麻醉及封闭疗法中均有良好药效。它的合成路线如下，请在方框内填入试剂、中间产物或反应条件。
【解题思路】
此题属框图题，高考试题这种题型较多见，是利用框图的结构与给出的条件作逻辑推理，但此题的智力要求大大高于高考题。总的说来，此题的思路是Corley“逆合成原理”，但无须挑明以免吓退应试者。应试者首先应全面把握框图的结构，认清靶分子的骨架是由两种原料分别转化为中间体然后连接而成。其次需考察靶分子的结构，寻找该骨架何处可断开成两截，一截来自由乙烯得到的中间体，另一截来自由甲苯得到的中间体。很明显，乙烯转化过程加入了NH(C2H5)2, 该片段显然加到乙烯CH2＝CH2分子的一端去，故靶分子需从主链的O—CH2间断开。然后，应试者应转向分别从两种原料得出可连接成靶分子骨架的中间体。为思路清晰，应试者可用符号表达框图中的各中间体，例如：
框图指出乙烯应先氧化得A才与NH(C2H5)2反应得B，A是什么？大多数应试者会按中学课本得乙醛，这时，得到的产物是CH3—C(OH)N(C2H5)2, 但所得产物“B”与D在H+催化下脱水得到的“E”将不符合靶分子的骨架结构，由此应否定乙烯氧化得乙醛的设想，不得不思考如何使乙烯氧化形成保持CH2—CH2片段的A，就被“逼”得出环氧乙烷（A），后者有环，不饱和度与乙醛相等，故加二乙胺是环乙烷的开环反应，开环后羟基与二乙胺基分置于－CH2—CH2－的两端，才可能与D脱水而连接，同时也就明确D分子中有羧基，后者与B中的羟基“酯化”脱水相连。
D的羧基何处来？当然是甲苯侧链氧化的产物。接着问：酯化反应是反应I呢还是反应II？这时，应试者需记住靶分子芳香环上的氨基处在主链的对位，再联系框图指出B和D连接后还要进行一个还原反应（III）才得到靶分子，从靶分子中保留着羧基可见，还原反应不可能是羧基被还原，就被“逼”到I和II之一是硝化反应，在芳香环上引入硝基，最后被还原为氨基。于是问题只剩下I和II是先硝化后氧化甲基还是先将甲基氧化后再硝化。
中学课本里有甲苯氧化得到三硝基甲苯的反应，说明甲苯氧化硝基才会被引入甲基的邻对位，由此可判断，I是硝化，II是甲基氧化为羧基，整个试题得解。
【答案】
甲苯必须先硝化后氧化。若应答为先氧化后硝化，反应试剂正确时，扣4分。
【评论】
由以上解题思路分析可见，此题的知识基础只需中学化学已足够解题。此题尽管在某些地方与去年试题相似，但却排除了多种可能性，比去年的试题严格。当然，如果应试者有乙烯氧化得到环氧乙烷、芳香烃取代反应的定位规则等知识，对解题有明显的帮助，思考起来会自如得多，这可能会加强一些老师的“知识是智力的基础，智力是知识的总和”的观念，坚持在课外活动中多多增加有机化学的知识量。但如果以为应试者解出本题必须经过大学老师在所谓“奥校”或“奥班”的培训，并非符合实际。考场实情是，有许多应试者并未参加过任何“奥校”或“奥班”，此题同样得满分。而许多“奥校”或“奥班”学生反而做不出此题来，而且也非个别现象。因此我们认为，对此题的理解仍然应从该题如何考察应试者的智力，特别是“上下求索、左右逢源、前后呼应”三维逻辑思维的角度才合适。不知诸位是否同意？笔者认为，今后的初赛试题应尽可能在考察学生的基础知识，特别是中学化学的基础知识上多多努力，扭转过多借助高一级化学知识的偏向。
1998年全国高中学生化学竞赛（初赛）试题评析
1．某芳香烃A，分子式C9H12。在光照下用Br2溴化A得到两种一溴衍生物（B1和B2），产率约为1︰1。在铁催化下用Br2溴化A也得到两种一溴衍生物（C1和C2）；C1和C2在铁催化下继续溴化则总共得到4种二溴衍生物（D1、D2、D3、D4）。(13分)
（1）写出A的结构简式。（5分）
（2）写出B1、B2、C1、C2、D1、D2、D3、D4的结构简式。（8分）
2．100.0g无水氢氧化钾溶于100.0g水。在T温度下电解该溶液，电流强度I＝6.00安培，电解时间10.00小时。电解结束温度重新调至T，分离析出的KOH·2H2O固体后，测得剩余溶液的总质量为164.8g。已知不同温度下每100g溶液中无水氢氧化钾的质量为：
温度/oC
0
10
20
30
KOH/g
49.2
50.8
52.8
55.8
求温度T，给出计算过程，最后计算结果只要求两位有效数字。 (15分)
注：法拉第常数F = 9.65X104 C/mol，相对原子质量：K 39.1 O16.0 H 1.01
3．迄今已合成的最重元素是112号，它是用高能原子轰击的靶子，使锌核与铅核熔合而得。科学家通过该放射性元素的一系列衰变的产物确定了它的存在，总共只检出一个原子。该原子每次衰变都放出一个高能?粒子，最后得到比较稳定的第100号元素镄的含153个中子的同位素。（7分）
（1）112号是第几周期第几族元素？
（2）它是金属还是非金属？
（3）你认为它的最高氧化态至少可以达到多少？
（4）写出合成112元素的反应式（注反应式中的核素要用诸如H、等带上下标的符号来表示，112号元素符号未定，可用M表示）。
4．100.00mL SO32－和S2O32－的溶液与80.00mL浓度为0.0500mol/L的K2CrO4的碱性溶液恰好反应，反应只有一种含硫产物和一种含铬产物，反应产物混合物经盐酸酸化后与过量的BaCl2溶液反应，得到白色沉淀，沉淀经过滤、洗涤、干燥后称量，质量为0.9336g。相对原子质量：S 32.06 Cr 51.996 O 15.999 Ba 137.34
（1）写出原始溶液与铬酸钾溶液反应得到的含硫产物和含铬产物的化学式。
（2）计算原始溶液中SO32－和S2O32－的浓度。 (10分)
5．钨酸钠Na2WO4和金属钨在隔绝空气的条件下加热得到一种具有金属光泽的、深色的、有导电性的固体，化学式NaxWO3，用X射线衍射法测得这种固体的立方晶胞的边长a＝3.80×10－10m，用比重瓶法测得它的密度为d＝7.36g/cm3。已知相对原子质量：W 183.85，Na 22.99，O 16.00，阿伏加德罗常数L＝6.022×1023mol－1。求这种固体的组成中的x值（2位有效数字），给出计算过程。（12分）
6．化合物C是生命体中广泛存在的一种物质，它的人工合成方法是：（1）在催化剂存在下甲醇与氨气反应得到A。（2）在催化剂存在下乙烯跟氧气反应得到B。（3）在水存在下A和B反应得到C。C的脱水产物的结构如下：
写出C的合成反应的化学方程式，A、B、C要用结构式表示。（10分）
7．三种等摩尔气态脂肪烷烃在室温（25℃）和常压下的体积为2升，完全燃烧需氧气11升；若将该气态脂肪烃混合物冷至5℃，体积减少到原体积的0.933倍。试写出这三种脂肪烃的结构式，给出推理过程。注：已知该混合物没有环烃，又已知含5个或更多碳原子的烷烃在5℃时为液态。(12分)
8．锇的名称源自拉丁文，原义“气味”，这是由于锇的粉末会被空气氧化为有恶臭的OsO4（代号A，熔点40℃，沸点130℃）。A溶于强碱转化为深红色的[OsO4(OH)2]2–离子（代号B）, 向含B的水溶液通入氨，生成C，溶液的颜色转为淡黄色。C十分稳定。C是A的等电子体，其中锇的氧化态仍为＋8。红外图谱可以检出分子中某些化学键的振动吸收。红外谱图显示C有一个四氧化锇所没有的吸收。C的含钾化合物是黄色的晶体，与高锰酸钾类质同晶。（8分）
（1）给出C的化学式。 （2）给出A、B、C最可能的立体结构。
9．1932年捷克人Landa等人从南摩拉维亚油田的石油分馏物中发现一种烷（代号A），次年借X－射线技术证实了其结构，竟是由一个叫Lukes的人早就预言过的。后来A被大量合成，并发现它的胺类衍生物具有抗病毒、抗震颤的药物活性，开发为常用药。下图给出三种已经合成的由2，3，4个A为基本结构单元“模块”像搭积木一样“搭”成的较复杂笼状烷。（13分）
（1）请根据这些图形画出A的结构，并给出A的分子式。
（2）图中B、C、D三种分子是否与A属于一个同系列中的4个同系物？为什么？
（3）如果在D上继续增加一“块”A“模块”，得到E，给出E的分子式。E有无异构体？若有，给出异构体的数目，并用100字左右说明你得出结论的理由，也可以通过作图来说明。
1998年全国高中学生化学竞赛（初赛）试题评析
1．【评析】
A是“芳香烃”，至少要有一个苯环。按分子式C9H12，已不可能有比苯环更高级的芳香环，例如萘的分子式是C10H8，已超过9个碳。因而，C9H12是有烃基侧链的苯的衍生物是无疑的了。问题是：侧链有几个？侧链的组成？粗想起来，以下所有结构似乎都是可能的：
但分析试题提供的信息之一——光照下得到2种一溴衍生物，不必细想，就可以立即排除掉上列的2和7，因为2、7无疑只能得到一种一溴衍生物。3也可排除，因为当溴取代三个甲基中的一个氢就可得到3种一溴衍生物，超过2种。如果选手以为7的一溴衍生物不止一种，就说明没有一溴代只发生在侧链的?-碳上的基本知识。这个基本知识比中学有机化学深，被命题人假设为完全可以通过课外活动达到的最低限度的高一级的有机化学知识。1式也可以得到2种一溴代衍生物，但1－溴代甲基－2，3－二甲基苯的产率跟2－溴代甲基－1，3－二甲基苯的产率不会相等，不符合2种一溴衍生物的产率相等的信息。于是只剩下4、5、6三种可能性。然后再分析另一个信息——芳香环上的氢被溴取代得到2种一溴衍生物。这又需要选手有芳香环上的氢被取代的定位知识——烃基是一种邻对位定向基团。不过，此题事实上没有这个知识也还过得去，因为4、5两种烷基苯的一溴代衍生物不止2种，于是，就可以认定只有6是A了。而且，用一溴衍生物再溴化得到二溴衍生物的信息来验证，只有A形成的B1和B2继续溴化可总共得到4种二溴衍生物：
2．【评析】
（1）过去我们总觉得我国中学生比国际中学生平均计算能力高，决定在今年初赛里适当地增加一些化学计算。
（2）带结晶水的溶解度计算，而这个溶解度计算又是与中学物理学中的电量计算结合的，增加了试题的综合程度。解题的第一个突破口是：电解过程哪种物质被分解了？选手应当得出水被电解的结论。这被认为是中学化学的知识。那么，有多少水被分解了呢？这需要会计算总共消耗了多少电量。这属于中学物理学中的基本知识（法拉第常数在中学化学里不要求）：
10.00小时6.00安培总共提供电量Q＝It＝216×103C(相当于2.24mol电子(每电解1mol水需电子2个, 故有1.12mol水，即20.1g水被电解。
（3）从剩余溶液的总质量（200g－164.8g）知，有35.2g物质离开溶液，其中有20.1g水被电解，由此可得出(结晶的KOH·2H2O的质量为15.1g(结晶的KOH的质量为(15.1g/92.10g/mol)·M(KOH)＝9.2g(结晶水的质量为(15.1g/92.10g/mol)×2M(H2O)＝5.9g(剩余的溶液的质量分数浓度为m(KOH)/[m(H2O)＋m(KOH)]＝55.1%(多保留1位有效数字)。
（4）试题的最终要求是计算电解槽的温度。根据上面的计算结果，每100g溶液里有55.1g KOH，利用试题给出的数据（表），得知T应在20～30oC之间。这是不是就是答案呢？应该说，能够得到这个温度范围就可以给分。但本题问的是温度而不是温度范围，因此只有求出温度才完全符合要求。求算的方法是：设此期间溶解度与温度呈线性关系，则
T＝[273＋20＋(55.1－52.8)/(55.8－52.8)×10] K＝301K（答：28oC）
溶解度数据有三位有效数字而计算结果又只需要2位有效数字，就允许采用一种不造成超过有效数字精度范围的近似计算方法。
3．【评析】
（1）这个试题的头三个问题相信所有参加课外化学兴趣小组的选手都能够答得上来，近乎送分，
（2）这道试题的难点在第4问。学生必须首先懂得α粒子是质量数为4的氦核。这属于中学物理知识。衰变的最终产物的质量数是奇数，而两个原子核融合后的质量数是偶数，核电荷又呈加和关系，因此，必定在融合时放出一个中子。这样，作简单的减法，就可以得出112号元素的质量数，问题就迎刃而解了：
从112到100释放12个质子，故共计发生6次衰变，放出6个α粒子，即放出12个中子，而题面信息说镄有153个中子，故M的中子数应为153＋12＝165，质量数为165＋112＝277：
＋＝＋
4．【评析】
（1）这是一道有化学计算的元素化学与定量分析化学结合的试题。试题提问（得分点）很少，但内涵不少，为降低主反应的知识难度，题面指出反应物中只有一种含硫产物和一种含铬产物。解题的第一个关键是搞清楚它们是什么。产物之一是SO42－应不成问题，如果有的解题人不知道SO32－在碱性溶液里会不会被CrO42－离子氧化，这不要紧，后半题在盐酸溶液里生成钡盐沉淀，就会否定产物是亚硫酸根的思考（中学化学知识告诉我们亚硫酸钡溶于盐酸）。另一个反应产物选手很可能写错。因为选手可能不顾碱性溶液的信息而写成Cr3＋离子。根据答案，这是一定不能得分的。这被认为是中学化学知识的适当延伸，因为中学化学里讨论了铝却没有推广到铬。至于Cr(III)在碱性的具体形态，试题要求比较低, 写哪一个都可以：Cr(OH)4－或KCr(OH)4或Cr(OH)63－或K3Cr(OH)6或Cr(OH)3，而且写什么都不会影响第二问的应答结果，这是试题设计上的精巧之处。
（2）此题的计算属高考常见的二元一次联立方程。第一个方程不难得出：产物里的硫的来源有两个，设物质的量：n(SO32－)＝x和n(S2O32－)＝y，硫酸钡里的硫的摩尔数是这两种反应物里硫的摩尔数的加和，所以等于x＋2y (x＋2y＝0.9336g/233.3g/mol
为得出另一个数学方程，一般解法是先写出配平的氧化还原反应，但是，也可以直接比较硫和铬反应前后的氧化态。后一思路更简洁，更值得推荐。由于有两种可能的解法，因而试题没有对写配平方程式判分。按写方程式的思路（这是费时的，但作为试题评析，是更直观的；为降低配平反应方程式的困难，我们选Cr(OH)3为铬的产物, 写铬的其他产物也一样得出系数关系）：
3SO32－＋2CrO42－＋5H2O＝3SO42－＋2Cr(OH)3＋4OH－
(3摩尔SO32－与2摩尔CrO42－相当，若不发生第二个反应，3︰2 = x︰铬的摩尔数
(铬的摩尔数＝2x/3
3S2O32－＋8CrO42－＋17H2O＝6SO42－＋8Cr(OH)3＋10OH－
(3摩尔S2O32－与8摩尔CrO42－相当(若不发生第一个反应, 同理得8y/3＝铬的摩尔数(两个反应都发生，故有：2/3x＋8/3y＝80.00mL×0.0500mol/L
将2个数学方程联立,即可得解：
(x＝2.0×10－3mol；y＝1.0×10－3mol（4分）
（3）原始溶液的浓度：c(SO32－)＝2.0×10－2mol/L；c(S2O32－)＝1.0×10－2mol/L（4分）。
这像是送分，但经验告诉我们，粗心大意的应试人经常会忘记这一步，因而要重罚，以示警钟。（4）本题的数据是理想的，若用实测数据，对学生更有教育意义，国际竞赛就常取后者，
5．【评析】
（1） 阿伏加德罗数是中学化学的一个重要概念，几乎出现在历届高考题中。阿伏加德罗数是如何测得的呢? 测定已知确切化学组成和晶系的纯净晶体的密度是获得阿伏加德罗数的实验方法之一。关系式是：dVL＝ZM，其中d是密度，V是一个晶胞的体积，L是阿伏加德罗数（因奥地利人劳施密特Loschmidt第一个测定了阿伏加德罗数，国际上习惯用劳施密特的第一个字母L作为阿伏加德罗数的符号），如果一个晶胞里的原子数相当于化学式表达的原子数（Z=1），该乘积就等于该物质的摩尔质量M了。如果Z不等于1，乘积dVL当然等于ZM。在这一实验方法中，d，V，M都是测定值，都会影响阿伏加德罗数的准确性。本题是这个重要实验方法的逆运算，而且也是一种获得化学组成的常规实验方法。
（2）试题告诉我们NaxWO3（即钨青铜；试题可能有意不给出名称）属于立方晶系，晶胞边长a＝3.80×10－10m，这等于就告诉我们晶胞体积Vcell＝a3＝5.49×10－29m3。试题也给了密度d和阿伏加德罗数L，因而可以得到：
dVL＝7.36×103 kg/m3×5.49×10－29m3×6.022×1023 mol－1＝243 g/mol
然而试题并没有告诉我们Z=？，也没有告诉我们NaxWO3中的x=？这就要进行假设。这是解题的关键。命题人认为这体现一种科学方法。试题明确要求计算过程, 也就是考察学生能否领悟而且表述出这个科学方法（而且对这一点给了全题1半的分值）。
首先，试题告诉我们钨青铜是钨酸钠用钨还原的产物，这就告诉我们x一定大于零，小于2。若先假设为1，又假设Z＝1，则得：
ZM'= M(W)＋3M(O)＋M(Na)＝254.84g/mol
ZM'与dVL对比, 说明Z＝1的假设是正确的，因x的取值不会造成成倍的差别。于是就可以用dVL＝M(NaxWO3)的关系式求出x，得到x＝(243－183.9－48.0)/22.99＝0.48（若作连续运算也可能得到0.49，试题要求2位有效数字，得到0.48或者0.49都是正确答案）。
6．【评析】
（1）这个试题涉及的物质C是胆碱（choline）。胆碱是一种重要的代谢物质，也是生物膜物质——磷脂的分子结构中的重要组元。试题有意作了模糊处理，没有给出C的名称，而且对它的合成方法也作了模糊处理——（i）在Al2O3催化作用下令氨气与甲醇反应得到一甲基胺、二甲基胺和三甲基胺三种产物，其中三甲基胺是合成胆碱的中间物（A）。（ii）在银催化下乙烯跟氧气反应得到环氧乙烷（B）。试题有意地只给出合成A和B的反应，既没有写反应条件，也没有说A和B是什么。这是为解题设置障碍，试题接着指出，在水存在下A和B反应得到胆碱C，却没有给出胆碱的结构。到了最后，试题给出胆碱的脱水产物——神经碱（neurin）——的结构：
（2）这就要求学生根据神经碱的结构进行倒推——（i）神经碱加水得到什么？水分子当然是加到双键的两端。如果按照C＝C双键的加成规则，－OH应该加到中间的碳原子上，但这里进行的是逆向推理，并不是真的进行神经碱与水的加成反应，因此，学生应该假设羟基有两种可能的位置——在端位碳上或中间的碳上；（ii）然后进行思考，所得到的假设的C分子的结构里从哪里切开可以得到A、B和水三种物质？这是考里逆合成原理的简单例子。显然羟基在端位的结构才是正确的；（iii）再联系A和B的合成反应，确证A和B的结构，思考图式如下：
应该指出的是，如果参赛者将羟基挂在中间的碳原子上，也应当是正确答案，只是相对应的是乙烯氧化应得到乙醛。乙醛的羰基加成便会得到这后一种结构。因为参赛选手并不知道胆碱的结构式。可惜，此题的答案忽略了这一点，这是命题人的失误。我们为这些选手没有得分感到惋惜。命题人的这一失误源于删去了乙烯氧化的催化剂，这原本是想减少背诵化学反应。答案相反却为知道胆碱结构式的选手占了便宜。
（3）可见这道试题的科学方法才是考察点，命题人设想合成A和B的反应是学生生疏的，尽管是有机工业生产实际，却不是基本有机反应类型。这充分体现了命题人的思想——不考察学生是否有合成A、B和C的反应的知识，
7．【评析】
（1）解题的第一步是写出用直链烷烃通式来表示的完全燃烧的化学方程式：
CnH2n+2＋(1.5n＋0.5)O2＝nCO2＋(n+1)H2O
写出通式的依据自然是试题告诉我们——这三种气态烷烃中没有环烷。
（2）再根据三种烷烃是等摩尔的信息，就可以列出一组三个一元一次方程：
n1
n2
n3
1
2
7
1
3
6
1
4
5
2
3
5
2
4
4
3
3
4
2/3L(1.5n1+0.5)＝(n1 + 1/3)L
2/3L(1.5n2+0.5)＝(n2 + 1/3)L
2/3L(1.5n3+0.5)＝(n3 + 1/3)L
因而：n1＋n2＋n3＋1＝11；n1＋n2＋n3＝10（n平均值0.33）
（3）第三步是用尝试法：
如右表所示，只有2，4，4是可能的答案（据试题提供的注释性信息，表中前4个组合均有高于4碳的烷而不可能，又因丙烷没有异构体，3，3，4组合不可能）。用其他方法（如n平均值等）得分相同（但试题答案要求必须写推理过程）。
故：三种烷是CH3CH3、CH3CH2CH2CH3、CH3CH(CH3)CH3
（4）此题中的数据0.933用于验证三种烷在5℃下都是气体，因V278/V298＝278/298＝0.933（注：试题的答案要求必须有这种验算或者类似的推理，否则此要点不得分）
（5）因而这个试题的主要考核点是学生的推理能力，包括利用通式和数学方法的能力。
8．【评析】
（1）这是一道谜语式试题。解谜的关键是充分理解和综合利用信息。思考线索可以用如下图解表述：
（2）这类谜语式试题，从哪一条线索开始思索并无绝对优劣之分，关键是一开始思索就要形成自己的逻辑顺序，而且不宜朝三暮四随意改动，以免陷入一团乱麻，当然，在思索过程中应当注意左右逢源。下面是其中一条思索路线：C是OsO4(OH)2与NH3反应的产物告诉我们C中应该有N；C是OsO4的等电子体而C中Os的氧化态仍等于＋8告诉我们，若用N代替O，每进行一次代替将使C增加一个负电荷（因N是第5族的有5个价电子而O是第6族的有6个价电子；等电子概念在竞赛大纲上有要求）；KC是KMnO4的类质同晶可确认C是－1价离子——因此, 可确定C中只有一个N，它的化学式应该是OsO3N－；这个结构与C中有一个OsO4没有的化学键是吻合的。
（3）谜语式信息题的谜底经常出乎意料，而用已有模式来套常常反而得不出谜底，这道试题也不例外。解这类试题最不能忘记的一点是所有的信息都应当吻合。解题人很可能一开始以为C可能含NH3（作为Os的配体，这是一种已知的模式），但是，C的含钾化合物与高锰酸钾类质同晶，C只检出一个OsO4所没有的化学键等都告诉我们，设想C中含NH3是错误的，应该被否定。既然是假定，就既有正确的可能，又有错误的可能，及时并勇于修正错误是一个获得成功的人不可缺少的品质。
9．【评析】
（1）这是一道看图识字式的考察选手的空间想象力和推理能力的试题。试题说B、C、D是用A搭积木式搭成的笼状烷，就应该想象得出它们都是以A为母体共用椅式六元环形成的，因此就能推出A的结构式，并由此得到A的分子式。
（3分） C10H16（2分）
（2）A、B、C、D在结构上具有相同的特征，在组成上总是相差一个(－C4H4)级差，可以用一个通式来表示：C4n＋6H4n＋12，n＝1，2，3，4……，符合同系列的定义，因此它们是一个同系列（3分）。在这里，存在如何理解同系列概念的问题。中学化学教科书上是在讲甲烷、乙烷、丙烷……时给出同系列的定义的。有的人以为同系列的级差必须像直链烷烃那样是CH2。这当然是一种误解。最简单的例子是苯、萘、蒽，它们也可以写出一个通式，也有相同的结构特点，也有一个级差，但不是CH2而是C4H2，你能说它们不是一个同系列吗？命题人有通过这道试题来检验中学教学的意图。为照顾教学实际，命题人在这个考核点上分值比较低，3分。
（3）用通式就可以推论再增加一个积木母体A，就得到化学式为C26H32的E。E有没有异构体呢？这先要正确理解A的结构。A共有4个六元环，全是椅式的，尽管从图上看起来似乎不同，事实上却是完全相同的，因为它有4个碳原子是连接3个碳原子的，另有4个碳原子是连接2个碳原子的，这两类碳原子是相间的，同类碳原子没有什么不同，故A中4个六元环都是等同的。然而D中六元环却因取向不同，可分为互不相同的3组，故而C26H32应当有3种异构体（但必须注意：A中的碳不能再连到D中已与4个碳原子相连的碳原子上——可以昵称这种不能再连接的碳原子为“哑碳”）。[用其他方法也可以，只要得到的异构体数目正确得分相同。如下图，把A的体心（质心）位置标出，把质心用直线相连，也可以清晰地判断E的异构现象。]
该试题的问题是没有指出手性异构体的可能存在。这本是初赛水平的限制。从对称性的角度分析，D的点群是C2h，加上一个稠合的金刚烷后，对称性将降为该点群的子群，即CS、C2或C1。上图第一个结构的对称性很易看出是CS，因为纸面上的镜面没有因第五个金刚烷的稠合而消失，而后两种结构的点群都是C1，因为稠合的第五个金刚烷既使原来的D失去了对称中心，又使D失去了二重轴和镜面，就会出现对映异构体。换言之，如果考虑到手性异构的存在，异构体的总数不是3种而是5种。（5分）
