2012年全国高中生化学竞赛(决赛)理论试题答案

第26届全国高中学生化学竞赛理论试题参考答案及评分标准

2012年12月1日 天津

第1题（25分）

1-1 BiH 3 SbH 3 AsH 3 PH 3 （1分） NH 3 > PH 3 > AsH 3 > SbH 3 > BiH 3 （1分） 1-2 233422Mn 5NaBiO 14H 2MnO 5Bi 5Na 7H O ++-++++=+++ （1分）

1-3 设计电池 Bi│BiOCl║BiO +│Bi ，

()lg 3 0.17 0.32/0.0592 7.60K =⨯-=- （1分） 8sp 2.510K -=⨯

（1分）

1-4 2132098381Bi Tl α→+

（1分）

1-5

（3分，各1分）

37

1

10A 120 s 4.1510 mol 3396500 C mol

It n F ---⨯===⨯⨯⋅

71

633

4.1510 mol 209 g mol 8.8510 cm 9.8 g cm

V ----⨯⨯⋅==⨯⋅

63422

8.8510 cm 1.2510 cm 2.2510 cm

V h s π---⨯===⨯⨯ 1-6

1-6-1 MeBi(S 2COMe)2 （1 分）

1-6-2 MeBiCl 2 + 2M(S 2COMe) = MeBi(S 2COMe)2 + 2MCl (M = Na 、K) （1分） 或者 MeBiCl 2 + 2Na(S 2COMe) = MeBi(S 2COMe)2 + 2NaCl MeBiCl 2 + 2K(S 2COMe) = MeBi(S 2COMe)2 + 2KCl

1-6-3 MeBiCl 2易水解，因此制备时釆用非水溶剂法。 （1分） 1-6-4 不能。Bi3+为软酸，因此更容易和软碱（S ）结合。La3+为硬酸，和软碱（S ）结合的化合物不稳定。（或者答铋为亲硫元素，含硫化合物稳定。La3+为亲氧元素、含硫化合物不能稳定存在。） （2分 只有结论无理由不得分） 1-7 因为晶体稳定，故而Bi 呈 +3价，Ge 呈 +4价，即化合物可写成：x Bi 2O 3∙y GeO 2 B 晶胞体积：(10.145×10-8 cm)3=1.044×10-21 cm 3 B 的M 晶胞=1.044×10-21 cm3 × 9.22 g ∙cm -3 × 6.02×1023 mol -1 = 5795 g ∙mol -1 (209.0 × 2 + 48.00)x + (72.61 + 32.00)y = 5795

题目告知品胞中有两个Ge 原子，即y = 2，带入上式求得x =12

即晶胞含12Bi 203 + 2GeO 2，所以B 的化学式为Bi 12GeO 20 （3分） 同理求得D 的M 晶胞 = 4960

由题意，D 中Ge 和Bi 通过O 原子相连，而Ge 位于锗氧四面体中心，化学式为Bi 4(GeO 4)x 。按电荷平衡，每3个锗氧四面体需4个Bi 3+平衡，即D 的化学式为Bi 4Ge 3O 12。代入验证，Bi 4Ge 3O 12式量为1244，4960/1244 = 4，符合题意。故D 化学式为B i4Ge 3O 12。 （3分） 1-8 离子E 电荷+6，若Bi 3+与OH -组成比为1:1， E 应包含3个(BiOH)2+不会具有立方体对称性，若Bi 3+与OH -组成比为1:2， E 应包含6个[Bi(OH)2]+，可满足对称性要求。即包含6个Bi 3+，12个OH -，E 的化学式为[Bi 6(OH)12]6+。 （2分） 6个Bi 3+应该在六个面心位置，12个OH -应处于12条棱的中心。立体结构图如下

（3分）

第2题（9分）

2-1 己知(CH 2)6N 4 的 p K b = 8.85，M r[(CH 2)6N 4] = 140.2。 (CH 2)6N 4H + 的 p K a =5.15

滴定完Bi 3+后，溶液中H +的物质的量为 n (H +) = 0.10 × 0.04750 = 4.8 × 10-3 (mol) （1分）

pH=5.60时，264+

264[(CH )N ]

5.60 = 5.15 + lg

[(CH )N H ]

（1分）

264+

264[(C H )N ]

2.8[(C H )N H ]

= （1分）

加入的(CH 2)6N 4与溶液中H +反应生成4.8×l0-3 mol (CH 2)6N 4H +，过量的(CH 2)6N 4 为 2.8 × 4.8 × 10-3 = 1.3 × 10-2 (mol) （1分） 加入(CH 2)6N 4 的质量 = (1.3×10-2 + 4.8×10-3) × 140.2 = 2.5 (g) （1分）

或 pH = 5.60 时，

+2

64

5.606

5.155.6066(C H

)

N H [H ]102.510

0.26[H ]1010

7.1102.510

a K δ+--+----

⨯====++⨯+⨯ n ((CH 2)6N 4+(CH2)6N 4H +) = 4.8×10-3/0.26 = 1.8×10-2 (mol)

加入(CH 2)6N 4的质量 = 1.8×l0-2 × 140.2 = 2.5 (g) 2-2 溶液中 Bi 3+ 的量为 0.02000 × 0.02250 = 4.500×10-4 (mol)

（1分） Bi 3+ 的浓度为 4.500×10-4 × 209.0/0.02500 = 3.762 (g ∙L -1) （1分） 溶液中 Pb 2+ 的量为 0.02000 × 0.02280 = 4.560×10-4 (mol) （1分） Pb 2+ 的浓度为 4.560×10-4 × 207.2/0.02500 = 3.779 (g ∙L -1)

（1分）