1997全国高中化学竞赛试题及答案

1997全国高中化学竞赛试题及答案

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1、1997年全国高中学生化学竞赛(初赛)试题与试题分析第一题(10分)次磷酸H3PO2是一种强还原剂,将它加入CuSO4水溶液,加热到40~50℃,析出一种红棕色的难溶物A。经鉴定:反应后的溶液是磷酸和硫酸的混合物;X射线衍射证实A是一种六方晶体,结构类同于纤维锌矿(ZnS),组成稳定;A的主要化学性质如下:①.温度超过60℃,分解成金属铜和一种气体;②.在氯气中着火;③.与盐酸应放出气体。回答如下问题:1.写出A的化学式。2.写出A的生成反应方程式。3.写出A与氯气反应的化学方程式。4.写出A与盐酸反应的化学方程式。【解题思路】整个试题围绕着A是什么物质。可以把有关的

2、信息用如下的图形来综合:首先可以把A写成MX。其中的M是铜是无疑的,因A经加热分解可以得到铜(M=Cu)。X是什么?这是本题的难点。先根据MX具有ZnS的结构,是M:X=1︰1的组成,A只可能是CuS,CuP,CuO和CuH等等,显然,只有CuH才是与其他信息对应的,若是CuS或CuO,生成反应中就找不到被强还原剂(NaH2PO2)还原的元素,若是CuP,与铜和磷的化合价矛盾(按化合价,应是Cu3P或者Cu3P2,均不是ZnS的组成),所以A是CuH。如果选手以为A是Cu、Cu2O、CuH2PO3、Cu3P、Cu3P2、CuH2P、CuHP等等物质,与A的晶体结构属Z

3、nS型(1︰1的MX)矛盾,更无后面所述的几种化学性质,不可取。解决了A是什么(本题的关键),其余的问题引刃而解。【解】1.CuH(4分)2.4CuSO4+3H3PO2+6H2O=4CuH+3H3PO4+4H2SO4(2分)【分析】题面已经告诉反应在水溶液里进行,配平时加水应在情理之中,题面已经告诉得到磷酸和硫酸,因此得到其他别的产物不得分;不配平也不得分,后面的反应式也要配平,不配平不得分。3.2CuH+3Cl2=2CuCl2+2HCl(2分)【分析】把CuCl2写成CuCl不给分,因铜与氯气反应得到氯化铜属于中学化学知识点。4.CuH+HCl=CuCl+H2(2分

4、)中学综合学科网第12页共12页http://zhxk.126.com【分析】单单写成CuCl2不给分,但如果写成CuCl2+Cu可以考虑给一半分,因这种错误不属于中学的知识点。或写成CuH+2HCl=HCuCl2+H2或者CuH+3HCl=H2CuCl3+H2也得分。因各小题明显相关,答不出CuH则后面各小题均无分,因此后几小题分值较低。【评论】本题涉及的化学概念有氧化还原反应的本质、化合价、化合物的基本类型等。本题涉及的A=CuH在中学教学内容中根本没有(大学化学里也没有),完全是新的,但试题本身的信息迫使学生认可它的若干基本性质。中学化学里有NaH的知识点,因此

5、,不能认为负氢离子是新知识,问题是负氢离子的性质中学化学并没有,但试题给了足够的信息:在高温下发生分解(自身氧化还原反应);负氢离子是强还原剂(与氯气反应,当然CuH中的Cu+同时也被氧化);与正氢离子反应放出氢气。本题的思路中的科学假设与科学论证是科学思维的最基本形式;本题较好地考察了竞赛学生思维的严密性、敏捷性、深刻性、广阔性和创造性;既考察发散,又考察收敛;既需要逻辑思维,又需要高度的想象:解题本身就是一种创新思维。考虑到学生可能没有关于一价铜的性质的具体化学知识,在给分的设计中,应答超过中学化学知识水平的,或者答错的,也给分,这种尝试不知大家是否认可。可惜,据

6、考察某省市的实际应答结果,绝大多数学生得不出A是什么,本题得零分,尤其是那些其他题做得较好的可以被选入冬令营的学生得零分。这个结果出乎命题人的预料,也出乎许多预先看过本题的中学老师和中学教研员的预料。这是怎么回事?仔细查阅学生的应答,发现大多数学生以为A是铜的磷化物,而且多数认为是Cu3P2或者Cu3P!这显然不符合试题给出的信息。老师们认为,其可能原因是:①应试学生不理解A的晶体结构类同于ZnS意味着什么;②缺乏加热温度的半定量概念。题面给出A的分解温度是很低的,学生意识不到;③某次高考题里出现过磷化铜,学生就拿来套。这是不是“题海”副作用?学生习惯于用头脑中已知的

7、知识作为套路来解决未知的问题,并不善于用大量信息来得出新的知识。这反映了我国基础教育中的一个大问题:不讲知识是如何形成的,不着重训练综合实际获得的知识信息来得出新的知识。这样下去,我们的学生的创造性思维从何而来?创造性主要来自于归纳而不出自演绎。我们认为,为了培养出具有创造性的人才,应当在中学的科学课程里加强综合、归纳、创新的训练。附带可以指出,此题的应答差,花费了参赛学生大量的时间,大大影响了学生的心理承受力,致使他们不能正确地答出后面的试题,这也是命题人始料不及的。这为今后命题提供了一个经验教训。第二题(13分)PCl5是一种白色固体,加热到16

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