2000全国高中学生化学竞赛（决赛）理论竞赛试题参考答案及评分标准.doc

2000全国高中学生化学竞赛（决赛）理论竞赛试题参考答案及评分标准 第1题 1-1 X——SiCl4 （5分） 1-2 Y——SiO2 （3分） 1-3 Z——Si(NH2)4 （2分） 1-4 G——Si3N4 （2分） 1-5 耐磨材料 （1分） 耐高温材料 （1分） Si3N4是原子晶体，其中Si—N键的键能高，键长短，因此该晶体的熔点高，硬度大。 （1分） 第2题 2-1 电极反应 (–) H2(g) + 2OH- = 2H2O(l) + 2e (0.5分) 电极反应 (+) HgO(s) + H2O + 2e = 2OH– + Hg(l) (0.5分) 电池反应 H2(g) + HgO(s) = H2O(l) + Hg(l) (1分) ?rGm( = nFE( = –2 X96500 C·mol–1X0.926 V = –178.7 X103 J·mol–1 (1分) H2(g) + 1/2 O2(g) = H2O(l) ?rGm((2) = –237.2 kJ/moL H2(g) + HgO(s) = H2O(l) + Hg(l) ?rGm((1) = –178.7 kJ/mol HgO(s) = Hg(l) + 1/2 O2(g) ?rGm((3)=??rGm((1)–?rGm((2)= +58.46kJ/mol(1分) lnKp(= –(?G(/RT) = –(58.46X103J/mol)/[(8.314J/mol·K)X(298.15K)] = –23.60 Kp( = 5.632X10–11 (1分) Kp( = [p(O2)/p(]1/2 p(O2) = (Kp()2Xp( =3.17X10–21X101.3kPa (2分) ?H( = ?G( + T?S( = 58.46X103kJ/mol + 298.15KX106.7Jmol-1K–1 = +90.28 kJ/mol (2分) 不计算Kp(直接得出氧的分压p(O2)得分相同。 HgO(s) 稳定存在, p(O2) ≤ 0.21X101.3kPa.即空气中氧气的分压 ln(K2(/K1()= ln(p21/2/p11/2)=1/2ln(p2/p1)=?H(/R(1/T1–1/T2) 1/T2=1/T1–{[Rln(p2/p1)]/2?H(}=1/298.15K –[8.314Jmol–1K-1ln(0.21/3.17X10–21)]/2X90278Jmol-1 = 0.00125K-1 T2 = 797.6 K (3分) 其他计算方法得分相同。 算式答对，数据计算错误，给一半分。计算错误不作二次惩罚。答案中有效数字错误扣0.5分。 第3题 3-1.首先根据题给r和c(O2)的数据确定反应级数和速率常数k r1/r2 = {c1(O2–)/c2(O2–)}n ; 3.85X10–3/1.67X10–2 = (7.69X10–6/3.33X10-5)n; n=1 r2/r3 = {c2(O2–)/c3(O2–)}n ; 1.67X10–2/0.100 = (3.33X10–5/2.000X10-4)n; n=1 ∴ r = kc(O2–) ∴r=k[O-2], 即 k=r1/[O-2]1=3.85×10-5/7.69×10-6 = 501 s-1 k=r2/[O-2]2=1.67×10-2/3.33×10-5 = 502 s-1 k=r3/[O-2]3=0.1/2.00×10-4 = 500 s-1 平均k = 501 s-1 3-2. 假设第一个基元反应是速控步骤, 总反应的速率将由第1个基元反应的速率决定,则: v = k1c(E)c(O2–) 假设SOD的负离子E–的浓度是几乎不变的(稳态近似),则c(E)=co(E)–c(E–)在反应过程中是一常数,故 : k1c(E) = k, v = kc(O2–) 与实验结果一致. 若假设第二个反应为速控步骤,最后的结果相同. 3-3 v=k1c(E)c(O-2)=k1{co(E)-c(E-)}c(O-2) ………………………………（1） c(E–)的生成速率等于消耗速率,故有: k1c(E)c(O2-)-k2c(E-)c(O-2)= k1{co(E