完整word版中国化学会第27届中国化学奥林匹克初赛试题及解答use.docx

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第27届中国化学奥林匹克（初赛）试题及解答

第1题（12分）写出下列化学反应的方程式

1-1加热时，三氧化二锰与一氧化碳反应产生四氧化三锰。

1-2将KCN加入到过量的CuSO4水溶液中。

1-3在碱性溶液中，Cr2O3和K3Fe（CN）6反应。

1-4在碱性条件下，Zn（CN）42-和甲醛反应。

1-5Fe（OH）2在常温无氧条件下转化为Fe3O4。

1-6将NaNO3粉末小心加到熔融的NaNH2中，生成NaN3（没有水生成）。

第2题（23分）简要回答或计算

2-1Bi2Cl82-离子中铋原子的配位数为5，配体呈四角锥型分布，画出该离子的结构并指出Bi原子的杂化轨道类型。

2-2在液氨中，Eθ（Na+/Na）＝－1.89V，Eθ（Mg2+/Mg）＝－1.74V，但可以发生Mg置换Na的反应：

Mg＋2NaI＝MgI2＋2Na，指出原因。

2-3将Pb加到氨基钠的液氨溶液中，先生成白色沉淀Na4Pb，随后转化为Na4Pb9（绿色）而溶解。

在此溶液中插入两块铅电极，通直流电，当1.0mol电子通过电解槽时，在哪个电极（阴极或阳极）上沉积出铅？

写出沉积铅的量。

2-4下图是某金属氧化物的晶体结构示意图。

图中，小球代表金属原子，大球代表氧原子，细线框出其晶胞。

2-4-1写出金属原子的配位数（m）和氧原子的配位数（n）。

2-4-2写出晶胞中金属原子数（p）和氧原子数（q）。

2-4-3写出该金属氧化物的化学式（金属用M表示）。

2-5向含[cis-Co（NH3）4（H2O）2]3+的溶液中加入氨水，析出含{Co[Co（NH3）4（OH）2]3}6+的难溶盐。

{Co[Co（NH3）4（OH）2]3}6+是以羟基为桥键的多核络离子，具有手性。

画出其结构。

2-6向K2Cr2O7和NaCl的混合物中加入浓硫酸制得化合物X（154.9gmol-1）。

X为暗红色液体，沸点117oC，有强刺激性臭味，遇水冒白烟，遇硫燃烧。

X分子有两个相互垂直的镜面，两镜面的交线为二重旋转轴。

写出X的化学式并画出其结构式。

2-7实验得到一种含钯化合物Pd[CxHyNz]（ClO4）2，该化合物中C和H的质量分数分别为30.15%和5.06%。

将此化合物转化为硫氰酸盐Pd[CxHyNz]（SCN）2，则C和H的质量分数分别为40.46%和5.94%。

通过计算确定Pd[CxHyNz]（ClO4）2的组成。

2-8甲烷在汽车发动机中平稳、完全燃烧是保证汽车安全和高能效的关键。

甲烷与空气按一定比例混合，氧气的利用率为85%，计算汽车尾气中O2、CO2、H2O和N2的体积比（空气中O2和N2体积比按21:

79计；设尾气中CO2的体积为1）。

第3题（11分）白色固体A，熔点182oC，摩尔质量76.12gmol-1，可代替氰化物用于提炼金的新工艺。

A的合成方法有：

（1）142oC下加热硫氰酸铵；

（2）CS2与氨反应；（3）CaCN2和（NH4）2S水溶液反应（放出氨气）。

常温下，A在水溶液中可发生异构化反应，部分转化成B。

酸性溶液中，A在氧化剂（如Fe3+、H2O2和O2）存在下能溶解金，形成取sp杂化的Au（I）配合物。

3-1画出A的结构式。

3-2分别写出合成A的方法

（2）、（3）中化学反应的方程式。

3-3画出B的结构式。

3-4写出A在硫酸铁存在下溶解金的离子方程式。

3-5A和Au（I）形成的配合物中配位原子是什么？

3-6在提炼金时，A可被氧化成C：

2A→C+2e-；C能提高金的溶解速率。

画出C的结构式。

写出C和Au反应的方程式。

第4题（7分）人体中三分之二的阴离子是氯离子，主要存在于胃液和尿液中。

可用汞量法测定体液中的氯离子：

以硝酸汞（II）为标准溶液，二苯卡巴腙为指示剂。

滴定中Hg2+与Cl-生成电离度很小的HgCl2,过量的Hg2+与二苯卡巴腙生成紫色螯合物。

4-1简述配制硝酸汞溶液时必须用硝酸酸化的理由。

4-2称取1.713gHg（NO3）2•xH2O，配制成500mL溶液作为滴定剂。

取20.00mL0.0100molL-1NaCl标准溶液注入锥形瓶，用1mL5%HNO3酸化，加入5滴二苯卡巴腙指示剂，用上述硝酸汞溶液滴定至紫色，消耗10.20mL。

推断该硝酸汞水合物样品的化学式。

4-3取0.500mL血清放入小锥形瓶，加2mL去离子水、4滴5%的硝酸和3滴二苯卡巴腙指示剂，用上述硝酸汞溶液滴定至终点，消耗1.53mL。

为使测量结果准确，以十倍于血清样品体积的水为试样进行空白实验，消耗硝酸汞溶液0.80mL。

计算该血清样品中氯离子的浓度（毫克/100毫升）。

第5题（10分）M3XY呈反钙钛矿结构，是一种良好的离子导体。

M为金属元素，X和Y为非金属元素，三者均为短周期元素且原子序数Z（X）＜Z（M）＜Z（Y）。

M3XY可由M和X、M和Y的二元化合物在约500K，3MPa的惰性气氛中反应得到。

为避免采用高压条件，研究者发展了常压下的合成反应：

M+MXA+MY→M3XY+1/2A2（g）

A2无色无味。

反应消耗0.93gM可获得0.50LA2气体（25oC,100kPa）。

（气体常量R＝8.314kPaLmol-1K-1）

5-1计算M的摩尔质量。

5-2A、M、X、Y各是什么？

5-3写出M3XY发生水解的方程式。

5-4M3XY晶体属于立方晶系，若以X为正当晶胞的顶点，写出M和Y的坐标以及该晶体的最小重复单位。

第6题（10分）某同学从书上得知，一定浓度的Fe2+、Cr（OH）4-、Ni2+、MnO42-和CuCl3-的水溶液都呈绿色。

于是，请老师配制了这些离子的溶液。

老师要求该同学用蒸馏水、稀硫酸以及试管、胶头滴管、白色点滴板等物品和尽可能少的步骤鉴别它们，从而了解这些离子溶液的颜色。

请为该同学设计一个鉴别方案，用离子方程式表述反应并说明发生的现象（若A与B混合，必须写清是将A滴加到B中还是将B滴加到A中）。

第7题（5分）根据所列反应条件，画出A、B、C、D和F的结构简式。

第8题（10分）画出下列反应中合理的、带电荷中间体1、3、5、7和8以及产物2、4、6、9和10的结构简式。

8-1

8-2

8-3

8-4

第9题（12分）

9-1常用同位素标记法研究有机反应历程。

如利用18O标记的甲醇钠研究如下反应，发现最终产物不含18O。

根据实验事实画出中间体的结构简式。

9-2某同学进行如下实验时在碱性条件下得到了两个产物D和E，产率分别为74.3%和25.7%。

（1）画出产物D和E的结构简式。

（2）指明此反应所属的具体反应类型。

（3）简述D产率较高的原因。

（4）简述反应体系加入二氧六环的原因。

答案以及评分标准

第1题（12分）写出下列化学反应的方程式

1-1加热时，三氧化二锰与一氧化碳反应产生四氧化三锰。

1-2将KCN加入到过量的CuSO4水溶液中。

1-3在碱性溶液中，Cr2O3和K3Fe（CN）6反应。

1-4在碱性条件下，Zn（CN）42-和甲醛反应。

1-5Fe（OH）2在常温无氧条件下转化为Fe3O4。

1-6将NaNO3粉末小心加到熔融的NaNH2中，生成NaN3（没有水生成）。

1-13Mn2O3＋CO＝2Mn3O4＋CO22分

1-24CN-＋2Cu2+＝2CuCN＋（CN）22分

1-3Cr2O3＋6Fe（CN）63-＋10OH-＝2CrO42-＋6Fe（CN）64-＋5H2O2分

1-4Zn（CN）42-＋4H2CO＋4H2O＝4HOCH2CN＋Zn（OH）42-2分

1-53Fe（OH）2＝Fe3O4＋H2＋2H2O2分

1-6NaNO3＋3NaNH2＝NaN3＋NH3＋3NaOH2分

第2题（23分）简要回答或计算

2-1Bi2Cl82-离子中铋原子的配位数为5，配体呈四角锥型分布，画出该离子的结构并指出Bi原子的杂化轨道类型。

Bi2Cl82-的结构：

或或2分

杂化轨道类型：

sp3d21分

2-2在液氨中，Eθ（Na+/Na）＝－1.89V，Eθ（Mg2+/Mg）＝－1.74V，但可以发生Mg置换Na的反应：

Mg＋2NaI＝MgI2＋2Na，指出原因。

MgI2在液氨中难溶。

1分

2-3将Pb加到氨基钠的液氨溶液中，先生成白色沉淀Na4Pb，随后转化为Na4Pb9（绿色）而溶解。

在此溶液中插入两块铅电极，通直流电，当1.0mol电子通过电解槽时，在哪个电极（阴极或阳极）上沉积出铅？

写出沉积铅的量。

阳极1分

9/4mol1分

2-4下图是某金属氧化物的晶体结构示意图。

图中，小球代表金属原子，大球代表氧原子，细线框出其晶胞。

2-4-1写出金属原子的配位数（m）和氧原子的配位数（n）。

2-4-2写出晶胞中金属原子数（p）和氧原子数（q）。

2-4-3写出该金属氧化物的化学式（金属用M表示）。

2-4-1：

m＝4，n＝4。

m:

0.5分，n:

0.5分

2-4-2：

p＝4，q＝4。

p:

0.5，q:

0.5分

2-4-3：

MO。

MO：

1分

2-5向含[cis-Co（NH3）4（H2O）2]3+的溶液中加入氨水，析出含{Co[Co（NH3）4（OH）2]3}6+的难溶盐。

{Co[Co（NH3）4（OH）2]3}6+是以羟基为桥键的多核络离子，具有手性。

画出其结构。

4分

2-6向K2Cr2O7和NaCl的混合物中加入浓硫酸制得化合物X（154.9gmol-1）。

X为暗红色液体，沸点117oC，有强刺激性臭味，遇水冒白烟，遇硫燃烧。

X分子有两个相互垂直的镜面，两镜面的交线为二重旋转轴。

写出X的化学式并画出其结构式。

X的化学式：

CrO2Cl22分

X的结构式：

1分

2-7实验得到一种含钯化合物Pd[CxHyNz]（ClO4）2，该化合物中C和H的质量分数分别为30.15%和5.06%。

将此化合物转化为硫氰酸盐Pd[CxHyNz]（SCN）2，则C和H的质量分数分别为40.46%和5.94%。

通过计算确定Pd[CxHyNz]（ClO4）2的组成。

解法一：

Pd[CxHyNz]（ClO4）2中，C和H的比例为（30.15/12.01）:

（5.06/1.008）＝1：

2

即y＝2x

（1）1分

Pd[CxHyNz]（SCN）2中，C和H的比例为（40.46/12.01）:

（5.94/1.008）=0.572

即（x＋2）/y＝0.572

（2）

综合

（1）、

（2），解得：

x＝13.89≈14,y＝281分

设Pd[CxHyNz]（ClO4）2的摩尔质量为M：

则14×12.01/M＝30.15%,得M＝557.7（gmol-1）

1分

z＝{557.7–[106.4＋12.01×14＋1.00828＋2×（35.45＋64.00）]}/14.01＝3.99＝40.5分

Pd[CxHyNz]（ClO4）2的组成为Pd[C14H28N4]（ClO4）2。

0.5分

解法二：

设Pd[CxHyNz]（ClO4）2的摩尔质量为M，比较Pd[CxHyNz]（ClO4）2和Pd[CxHyNz]（SCN）2知，Pd[CxHyNz]（SCN）2的摩尔质量为：

M－2×[35.45＋64.00－（32.01＋12