中国化学奥林匹克竞赛初赛试题精排版.docx
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中国化学奥林匹克竞赛初赛试题精排版
中华人民共和国化学奥林匹克初赛试题
第1题(6分)合成氨原料气由天然气在高温下与水和空气反映而得。
涉及重要反映如下:
(1)CH4(g)+H2O(g)→CO(g)+3H2(g)
(2)2CH4(g)+O2(g)→2CO(g)+4H2(g)
(3)CO(g)+H2O(g)→H2(g)+CO2(g)
假设反映产生CO所有转化为CO2,CO2被碱液完全吸取,剩余H2O通过冷凝干燥除去。
进入合成氨反映塔原料气为纯净N2和H2。
1-1为使原料气中N2和H2体积比为1∶3,推出起始气体中CH4和空气比例。
设空气中O2和N2体积比为1∶4,所有气体均按抱负气体解决。
1-2计算反映
(2)反映热。
已知:
(4)C(s)+2H2(g)→CH4(g)ΔH4=-74.8kJmol-1
(5)C(s)+1/2O2(g)→CO(g)ΔH5=-110.5kJmol-1
第2题(5分)连二亚硫酸钠是一种惯用还原剂。
硫同位素互换和核磁共振实验证明,其水溶液中存在亚硫酰自由基负离子。
2-1写出该自由基负离子构造简式,依照VSEPR理论推测其形状。
2-2连二亚硫酸钠与CF3Br反映得到三氟甲烷亚磺酸钠。
文献报道,反映过程重要涉及自由基产生、转移和湮灭(生成产物)三步,写出三氟甲烷亚磺酸根形成反映机理。
第3题(6分),科学家通过计算预测了高压下固态氮一种新构造:
N8分子晶体。
其中,N8分子呈首尾不分链状构造;按价键理论,氮原子有4种成键方式;除端位以外,其她氮原子采用3种不同类型杂化轨道。
3-1画出N8分子Lewis构造并标出形式电荷。
写出端位之外N原子杂化轨道类型。
3-2画出N8分子构型异构体。
第4题(5分)6月18日,创造开夫拉(Kevlar)波兰裔美国女化学家StephanieKwolek谢世,享年90岁。
开夫拉强度比钢丝高5倍,用于制防弹衣,也用于制从飞机、装甲车、帆船到手机各种部件。
开夫拉可由对苯二胺和对苯二甲酸缩合而成。
4-1写出用构造简式表达生成链状高分子反映式。
4-2写出开夫拉高分子链间存在3种重要分子间作用力。
第5题(7分)环戊二烯钠和氯化亚铁在四氢呋喃中反映,或环戊二烯与氯化亚铁在三乙胺存在下反映,可制得稳定双环戊二烯基合铁(二茂铁)。
163.9K以上形成晶体属于单斜晶系,晶胞参数a=1044.35pm,b=757.24pm,c=582.44pm,β=120.958º。
密度1.565gcm-3。
5-1写出上述制备二茂铁两种反映方程式。
5-2普通以为,二茂铁分子中铁原子配位数为6,如何算得?
5-3二茂铁属于哪种晶体类型?
5-4计算二茂铁晶体1个合法晶胞中分子数。
第6题(16分)肌红蛋白(Mb)是由肽链和血红素辅基构成可结合氧蛋白,广泛存在于肌肉中。
肌红蛋白于氧气结合度(α)与氧分压p(O2)密切有关,存在如下平衡:
Mb(aq)+O2(g)
MbO2(aq)(a)
其中,kA和kD分别是正向和逆向反映速率常数。
37℃,反映达平衡时测得一组实验如右图所示。
6-1计算37℃下反映(a)平衡常数K。
6-2导出平衡时结合度(α)随氧分压变化表达式,若空气中氧分压为20.0kPa,计算人正常呼吸时Mb与氧气最大结合度。
6-3研究发现,正向反映速率v正=kA[Mb]p(O2);逆向反映速率v逆=kD[MbO2]。
已知kD=60s-1,计算速率常数kA。
当保持氧分压为20.0kPa,计算结合度达50%所需时间。
(提示:
对于v逆=kD[MbO2],MbO2分解50%所需时间为t=0.693/kD)
6-4Mb具有一种Fe(II),呈顺磁性,与氧结合后形成MbO2是抗磁性。
MbO2中铁周边配位场可近似为八面体场。
6-4-1这一过程中Fe(II)价态与否发生变化?
简述因素。
6-4-2写出MbO2中铁离子在八面体场中价电子排布。
6-4-3结合O2先后铁离子半径是不变、变大还是变小?
简述因素。
6-4-4O2分子呈顺磁性,它与Mb结合后,价电子排布与否发生变化?
简述因素。
第7题(12分)在0.7520gCu2S、CuS与惰性杂质混合样品中加入100.0mL0.1209molL-1KMnO4酸性溶液,加热,硫所有转化为SO42-,滤去不溶杂质。
收集滤液至250mL容量瓶中,定容。
取25.00mL溶液,用0.1000molL-1FeSO4溶液滴定,消耗15.10mL。
在滴定所得溶液中滴加氨水至浮现沉淀,然后加入适量NH4HF2溶液(掩蔽Fe3+和Mn2+),至沉淀溶解后,加入约1gKI固体,轻摇使之溶解并反映。
用0.05000molL-1Na2S2O3溶液滴定,消耗14.56mL。
写出硫化物溶于酸性高锰酸钾溶液方程式,计算混合样品中Cu2S和CuS含量。
第8题(14分)不同条件下,HgBr2溶液(必要时加HgO)与氨反映可得不同产物。
向HgBr2溶液中加入氨性缓冲溶液,得到二氨合溴化汞A。
向浓度适中HgBr2溶液中加入氨水,得到白色沉淀B,B化学式中汞离子、氨基和Br-比例为1∶1∶1。
将含NH4BrHgBr2浓溶液与HgO混合,得到化合物C,C中汞离子、亚氨基和Br-比例为2∶1∶2。
HgBr2浓溶液在搅拌下加入稀氨水,得到浅黄色沉淀D,D是一水合溴氮化汞。
从A到D构造中,Hg(II)与N结合随N上所连氢原子数目而变化,N均成4个键,
N-Hg-N键角为180º。
A中,Br-作简朴立方堆积,两个立方体共用面中心存在一种Hg(II),NH3位于立方体体心。
B中,Hg(II)与氨基形成一维链。
C中存在Hg(II)与亚氨基形成按六边形扩展二维构造,Br-位于六边形中心。
D中,(Hg2N)+形成具备类似SiO2三维构造。
8-1写出生成C和D方程式。
8-2画出A构造示意图(NH3以N表达)。
8-3画出B中Hg(II)与氨基(以N表达)形成一维链式构造示意图。
8-4画出C中二维层构造示意图,写出其构成式。
层间还存在哪些物种?
给出其比例。
8-5画出D中(Hg2N)+三维构造示意图,示出Hg与N连接方式即可。
8-6令人惊奇是,构成为HgNH2F化合物并非与HgNH2X(X=Cl、Br、I)同构,而与D相似,存在三维构造(Hg2N)+。
写出表达HgNH2F构造特点构造简式。
第9题(7分)
9-1在方框中按稳定性顺序分别画出由氯甲基苯、对甲氧基氯甲基苯以及对硝基氯甲基苯生成稳定阳离子构造简式。
9-2间硝基溴苯、2,4-二硝基溴苯、对硝基溴苯以及2,4,6-三硝基溴苯在特定条件下均能与HO-反映,在方框中按其反映活性顺序分别画出相应化合物构造简式。
第10题(12分)在有机反映中,反式邻二醇是一类重要原料,可以通过烯烃氧化反映制备。
下式给出了合成反式邻二醇一种路线:
第一步反映:
第二步反映:
画出上述反映4个核心中间体A、B、C和D构造简式。
如在第一步反映过程中,当碘完全消耗后,及时加入适量水,反映重要产物则为顺式邻二醇。
画出生成顺式邻二醇两个重要中间体E和F构造简式。
A
B
C
D
E
F
第11题(10分)异靛蓝及其衍生物是一类具备生理活性燃料,当前在有机半导体材料中有重要应用。
其合成路线如下:
画出第一步反映核心中间体G(电中性)构造简式和阐明此反映类型(将这两个答案写在“生成I和J反映过程”框中)。
但在合成非对称异靛蓝衍生物时,却得到3个化合物:
H+I+J
45%20%25%
C17H12BrN3O2C18H12Br2N2O2C16H12BrN4O2
画出产物H、I及J构造简式,并画出生成I和J反映过程。
郑重声明;本试题及答案版权属中华人民共和国化学会所有,未经中华人民共和国化学会化学竞赛负责人授权,任何人不得翻印、不得在出版物或互联网网站上转载、贩卖、获利,违者必究。
本试题及相应答案将于8月31日12:
00和9月6日在网站。
第28届中华人民共和国化学奥林匹克初赛试题参照答案
第1题(6分)
第2题(5分)
第3题(6分)
第4题(5分)
第5题(7分)
第6题(16分)
第7题(12分)
第8题(14分)
第9题(7分)
第10题(12分)
第11题(10分)
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