loading隙，构成下述电池：H2(g)（Pd）∣SCY∣（Pd）N2－He(g)。 该电化学合成氨装置中能否用水溶液作电解质？说明原因，并写出阳极、阴极的电极反应式。 （5）生物固氮是指生物体内的固氮菌（如大豆根瘤菌、巴氏梭菌和棕色固氮菌等）通过固氮酶的作用在常温常压下将空气中的氮气转化为含氮化合物，请完成下面反应式：
N2＋8H＋8e＋16MgATP＋16H2O→ ＋
－
＋ ＋16MgADP＋16H3PO4
《物质结构与性质》模块
19．（25分）铁及铁的化合物在生产、生活中有广泛应用。请回答下列问题：
＋＋＋
（1）写出基态Fe2的电子排布式，并从结构角度分析Fe3较Fe2稳定的原因。
＋＋
（2）Fe3和Fe2可与很多分子或离子形成配合物。 ①这些分子或离子应具备什么样的结构特征？
＋－－－
②工业上常利用Fe2能与CN形成稳定Fe(CN)46（六氰合亚铁离子）的特点来处理含CN
－－
的工业废水。请判断CN中C原子的杂化轨道类型，并写出一种与CN互为等电子体，且分子中含有配位键的分子的结构式，标出配位键。
③三氯化铁易溶于水，也易溶于乙醚、丙酮等有机溶剂。它的熔点为282 ℃，沸点为315 ℃，在300 ℃以上易升华。在400 ℃时，它的蒸气中有以配位键结合的双聚分
Cl Cl Cl
子存在，其结构如右图所示。请判断三氯化铁的晶体类型，并在其结构式中标出配位键。 Fe Fe
Cl Cl Cl
＋＋－
（3）Fe3O4是一种铁氧体磁性物质，不溶于水和酸。研究表明，Fe3O4是由Fe2、Fe3和O2通过离子键而形成的复杂离子晶体，具有反式尖晶石结构，其
－
中O2的排列方式如右图所示（白球表示O2—）。在此晶胞
－
中，存在着两种类型的由O2围成的空隙，如由1、3、6、7
－－
的O2围成的正四面体空隙和由3、6、7、8、9、12的O2
＋
围成的正八面体空隙。其中，一半的Fe3占据四面体空隙的中心，该晶胞中这样的正四面体空隙有______________个；
＋＋
另一半的Fe3和Fe2占据正八面体空隙的中心。则在Fe3O4
－
晶体中，正八面体空隙数与O2数之比为______________，正八面体空隙的填充率为________________%。
（4）铁的熔点为1535℃，沸点为2750℃。当温度低于912℃时，铁以体心立方（bcp）的α－Fe晶型存在；当温度介于912 ℃～1394 ℃之间时，铁以面心立方（ccp）的γ－Fe晶型存在（如下图）。已知α－Fe的密度为7.86 g/cm3，则γ－Fe的密度是多少？如何求出铁的原子半径r（以cm为单位）？（列出计算式，可不计算结果） 面心立方晶胞 《有机化学基础》模块
体心立方晶胞 20．（25分）化合物A和B互为同分异构体，其分子式为C8H8；化合物C、D、E和F互为同分异构体，其分子式为C8H8O2。实验表明：化合物A、C、D、E和F均是一取代芳香化合物，
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其中C、E和F的芳环侧链上只含一个官能团。A分子中所有的原子共平面；B是具有两个支链的链状化合物，分子呈中心对称，核磁共振氢谱有两个峰。C、D、E和F在碱性条件下可以进行如下反应：
C G（C7H6O2）＋ H ，D I（C7H8O）＋ J ， E K（芳香化合物）＋ L ，F M ＋ H2O 。
NaOH溶液 酸化 NaOH溶液 NaOH溶液 酸化 NaOH溶液 酸化 （1）画出A、B、C、D、E和F的结构简式。
（2）A的聚合物是热塑性合成树脂之一，广泛用于注塑制品、挤出制品和泡沫制品三大领域。写出A的聚合反应方程式。
（3）由甲苯和3个碳以下的有机物合成C。
（4）写出C8H8除A、B外，具有对称结构的同分异构体的结构简式。（写出两种即可）
（5）现有如下溶液：HCl、NH3 ? H2O、NaOH、饱和Br2水、FeCl3和NH4Cl。从中选择合适试剂，设计一种实验方案，鉴别G、I和K。
2009年辽宁省高中学生化学竞赛试题参考答案与评分标准
说明：
1．各地须根据本评分标准制定评分细则。
2．各类题目中，只要考生回答合理，均可参照评分标准酌情给分。
一、选择题（本题包括6小题，每小题2分，共12分。每小题只有一个选项符合题意。） ．．．．1．C 2．B 3．A 4．A 5．C 6．D
二、选择题（本题包括7小题，每小题4分，共28分。每小题有一个或两个选项符合题意。若．．．．．
正确答案只有一个选项，多选时，该小题为0分；若正确答案包括两个选项，只选一个且正确的给2分，选两个且都正确的给4分，但只要选错一个，该小题就为0分。） 7．D 8．CD 9．B 10．AD 11．D 12．D 13．AD 三、本题包括2小题，共30分 14．本题共15分 （1）每空2分，共6分 组别 实验操作 将称取的样品放入锥形瓶中，加入适量蒸馏水溶解，再加入少量丙组 的稀硫酸，用高锰酸钾溶液滴定至溶液恰好变紫红色，且30 s内不褪色。 丁组 将称取的样品放入烧杯中，加入适量蒸馏水溶解，再加入过量的氯化钡溶液，过滤、洗涤、干燥、冷却、称重。 硫酸钡的质量 测得的数据 （2）硫酸可能会被倒吸入烧瓶中（1分）；氨气没被干燥，水蒸汽也会被硫酸吸收（1分）；烧瓶
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中会残留少量氨气没被硫酸吸收（1分）
（3）该方案的测定结果不准确（1分）。因为加热时，硫酸亚铁铵也会分解（或被氧化）（2分） （4）m?0.142V?100%（3分）
m15．本题共15分
（1）不能（1分），电解CuCl2溶液，只能准确测量电极增重。由于电解产生的氯气能溶于水且可与水反应生成酸，所以不能准确测出溶液的pH，故不能测得Cu的相对原子质量。（2分） （2）2000m/V（10b－10a）（3分）
－
－
（3）检查装置的气密性（1分）；向D管中加入一定量水，将D管向上移动至与C管形成一定的液面差，若液面差保持不变，则证明气密性良好（2分）
（4）待装置冷却至室温后（1分），调整D管的高度，使C、D两管内液面相平（1分），平视读取D管与凹液面最低点相切的刻度。前后两次体积差即为产生O2的体积（1分） （5）（5）称取一定质量的氧化铜粉末，用氢气还原后，再测量所生成铜的质量（或测量其减重），利用差量法计算出铜的相对原子质量（或称取一定质量的铜粉，充分氧化后，再测量所生成氧化铜的质量（或测量其增重），利用差量法计算出铜的相对原子质量。）（3分） 四、本题包括2小题，共30分 16．本题共13分
（1）3KClO3＋2H2SO4＝2KHSO4＋KClO4＋2ClO2↑＋H2O（或4KClO3＋2H2SO4＝2K2SO4＋4ClO2↑＋O2↑＋2H2O或4KClO3＋4H2SO4＝4KHSO4＋4ClO2↑＋O2↑＋2H2O）（2分）
Cl2＋2AgClO3＝2ClO2＋2AgCl＋O2（2分） ClO2＋O3＝ClO3＋O2（2分）
——
—（2）2ClO3＋2OH＝ClO—4＋ClO3＋H2O（2分） —（3）2ClO2＋2OH＝ClO—3＋ClO2＋H2O（2分）
（4）能确定（1分）
（5）（5）由测定的（一定条件下的）气体密度ρ，根据Mr＝断（2分） 17．本题共17分
－（1）2CrO24＋2H
?RT计算气体的摩尔质量即可判p＋
－
Cr2O27＋H2O（2分）
2－
（2）Cr2O2＋14H＝2Cr3＋6Fe3＋7H2O（2分） 7＋6Fe
＋
＋
＋
＋
根据电子转移守恒有：3x＝（2－x）×1，故x＝0.5（2分），即FeSO4?7H2O的物质的量至少应为CrO3的5倍，即FeSO4?7H2O的质量至少应为CrO3的13.9倍（2分）
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（3）因为在处理过程中Fe2会被空气中的O2氧化，所以要多加些FeSO4?7H2O固体（2分）
＋
（4）由Ksp[Fe(OH)2]＝10
－
－15
计算c(OH)最大，c(OH)＝105 mol/L，pH＝9（3分）
－
－
－
＋
－
＋
＋
＋
＋
＋
＋
（5）用铁作为阳极进行电解时，阳极产生Fe2：Fe－2e＝Fe2（1分），阴极消耗H：2H＋
3－
2e＝H2↑（1分），且在酸性溶液中Fe2将Cr2O2的同时也消耗H（1分），故7还原为Cr
使溶液的pH上升而生成Cr(OH)3和Fe(OH)3等沉淀（1分）
五、选做题（本题含《化学与技术》、《物质结构与性质》和《有机化学基础》三个模块，每个
模块25分。请从三个模块中任选两个模块作答，若三个模块均作答则以所答的前两个模块计分，共50分。）
《化学与技术》模块
18．本题共25分
（1）（1）从反应速率分析，合成氨的条件应为高温、高压、催化剂（1分）；从化学平衡分析，合成氨的条件应为低温、高压（1分）。工业上，通常采用以铁为主的催化剂，在400～500 ℃和10～30 MPa的条件下合成氨（2分）。它们的主要不同是在温度的控制上（2分）。 （2）防止催化剂中毒（2分） 吸收CO：低温、高压（2分） 用使[Cu(NH3)2]Ac溶液再生：高温、低压（2分）
（3）吸热反应（1分） 由表中数据可知温度升高平衡正向移动（2分）
（4）不能（1分） 因为水的沸点只有100 ℃，而该反应发生的温度为570 ℃（2分）
阳极：3H2－6e→6H（2分）；阴极：N2＋6H＋6e→2NH3（2分） （5）2NH3（2分）、H2（1分）
－
＋
＋
－
《物质结构与性质》模块
19．本题共25分
（1）1s22s22p63s23p63d6（2分） Fe3的3d能级为3d5半充满状态，较稳定（2分）
＋
（2）①具有孤对电子（1分） ②sp杂化（2分） CCl Cl Cl
③三氯化铁为分子晶体（2分）
Fe Fe Cl Cl Cl
（3）8（2分） 1︰1（2分） 50（2分） （4）γ－Fe的密度：
O（2分）
（2分）
46×7.86 g/cm3 = 8.56 g/cm3（3分） 9 r＝
32?55.85cm = 1.24 ×10-8 cm（3分） ?347.86NA《有机化学基础》模块
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22．本题共25分
OCH（1）CH2（2分） （2分）
OOCH3（2分）
O
CH2OCH（2分）
[ CH2＝CH ]n OCCH3OH（2分）
O（2分）
nCH2＝CH （2）催化剂 △
（2分）
（3）
－CH3 酸性KMnO4溶液
－COOH 浓硫酸 △ CH3OH －COOCH3 （5分）
高锰酸钾（1分），苯甲酸（2分），甲醇（1分），浓硫酸（1分）
HCCHCHCHCH（1
HCCH（4）
HCHCHC分）、
H3CCH3（1分）
（5）由题目给出的信息可推出：G是苯甲酸，I是苯甲醇，K是苯酚。根据所给试剂，可采用如下方案鉴定，学生回答1个方案即可。
方案1：
取3个试管，各加2 mL水，分别将少许G、I、K加入试管中，再各加1～2滴FeCl3溶液，呈现蓝紫色的试管中的化合物为苯酚K；（2分）另取2个试管，各加适量NaOH溶液，分别将G和I加入试管中，充分振荡后，不溶于NaOH溶液的化合物为苯甲醇I，溶于NaOH溶液的化合物为苯甲酸G（2分）
方案2：
取3个试管，各加2 mL水，分别将少许G、I、K加入试管中，再各加几滴溴水，产生白色沉淀的试管中的化合物为苯酚K；（2分）另取2个试管，各加适量NaOH溶液，分别将G和I加入试管中，充分振荡后，不溶于NaOH溶液的为苯甲醇I，溶于NaOH溶液的为苯甲酸G（2分）
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