中國化學(xué)會第27屆中國化學(xué)奧林匹克(初賽)試題及解答---use(共18頁)

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上第27屆中國化學(xué)奧林匹克(初賽)試題及解答第1題(12分) 寫出下列化學(xué)反應(yīng)的方程式1-1 加熱時，三氧化二錳與一氧化碳反應(yīng)產(chǎn)生四氧化三錳。1-2 將KCN加入到過量的CuSO4水溶液中。1-3 在堿性溶液中，Cr2O3和K3Fe(CN)6反應(yīng)。1-4 在堿性條件下，Zn(CN)42-和甲醛反應(yīng)。1-5 Fe(OH)2在常溫?zé)o氧條件下轉(zhuǎn)化為Fe3O4。1-6 將NaNO3粉末小心加到熔融的NaNH2中，生成NaN3（沒有水生成）。第2題(23分) 簡要回答或計算2-1 Bi2Cl82-離子中鉍原子的配位數(shù)為5，配體呈四角錐型分布，畫出該離子的結(jié)構(gòu)并指出Bi原子的雜化軌

2、道類型。2-2在液氨中，E(Na+/Na)1.89V，E(Mg2+/Mg)1.74V，但可以發(fā)生Mg置換Na的反應(yīng)：Mg2NaIMgI22Na，指出原因。2-3將Pb加到氨基鈉的液氨溶液中，先生成白色沉淀Na4Pb，隨后轉(zhuǎn)化為Na4Pb9(綠色)而溶解。在此溶液中插入兩塊鉛電極，通直流電，當(dāng)1.0 mol 電子通過電解槽時，在哪個電極（陰極或陽極）上沉積出鉛？寫出沉積鉛的量。2-4下圖是某金屬氧化物的晶體結(jié)構(gòu)示意圖。圖中，小球代表金屬原子，大球代表氧原子，細(xì)線框出其晶胞。 2-4-1寫出金屬原子的配位數(shù)（m）和氧原子的配位數(shù)（n）。2-4-2寫出晶胞中金屬原子數(shù)（p）和氧原子數(shù)（q）。2-4-

3、3寫出該金屬氧化物的化學(xué)式（金屬用M表示）。2-5向含cis-Co(NH3)4(H2O)23+的溶液中加入氨水，析出含CoCo(NH3)4(OH)236+的難溶鹽。 CoCo(NH3)4(OH)236+ 是以羥基為橋鍵的多核絡(luò)離子，具有手性。畫出其結(jié)構(gòu)。 2-6向K2Cr2O7和NaCl的混合物中加入濃硫酸制得化合物X（154.9 g mol-1）。X為暗紅色液體，沸點117 oC，有強刺激性臭味，遇水冒白煙，遇硫燃燒。X分子有兩個相互垂直的鏡面，兩鏡面的交線為二重旋轉(zhuǎn)軸。寫出X的化學(xué)式并畫出其結(jié)構(gòu)式。 2-7實驗得到一種含鈀化合物PdCxHyNz(ClO4)2，該化合物中C和H的質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別

4、為30.15% 和5.06%。將此化合物轉(zhuǎn)化為硫氰酸鹽PdCxHyNz(SCN)2，則C和H的質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為40.46%和5.94%。通過計算確定PdCxHyNz(ClO4)2的組成。2-8甲烷在汽車發(fā)動機中平穩(wěn)、完全燃燒是保證汽車安全和高能效的關(guān)鍵。甲烷與空氣按一定比例混合，氧氣的利用率為85%，計算汽車尾氣中O2、CO2、H2O和N2的體積比（空氣中O2和N2體積比按21: 79計；設(shè)尾氣中CO2的體積為1）。 第3題(11分)白色固體A，熔點182oC，摩爾質(zhì)量76.12 g mol-1，可代替氰化物用于提煉金的新工藝。A的合成方法有：（1）142oC下加熱硫氰酸銨；（2）CS2與氨反應(yīng)

5、；（3）CaCN2和(NH4)2S水溶液反應(yīng)(放出氨氣)。常溫下，A在水溶液中可發(fā)生異構(gòu)化反應(yīng)，部分轉(zhuǎn)化成B。酸性溶液中，A在氧化劑（如Fe3+、H2O2和O2）存在下能溶解金，形成取sp雜化的Au(I) 配合物。3-1畫出A的結(jié)構(gòu)式。3-2分別寫出合成A的方法（2）、（3）中化學(xué)反應(yīng)的方程式。3-3畫出B的結(jié)構(gòu)式。3-4寫出A在硫酸鐵存在下溶解金的離子方程式。3-5 A和Au(I)形成的配合物中配位原子是什么？3-6在提煉金時，A可被氧化成C：2AC + 2e- ；C能提高金的溶解速率。畫出C的結(jié)構(gòu)式。寫出C和Au反應(yīng)的方程式。第4題(7分)人體中三分之二的陰離子是氯離子，主要存在于胃液和尿

6、液中?？捎霉糠y定體液中的氯離子：以硝酸汞（II）為標(biāo)準(zhǔn)溶液，二苯卡巴腙為指示劑。滴定中Hg2+與Cl-生成電離度很小的HgCl2, 過量的Hg2+與二苯卡巴腙生成紫色螯合物。4-1 簡述配制硝酸汞溶液時必須用硝酸酸化的理由。4-2 稱取1.713g Hg(NO3)2 xH2O，配制成500 mL溶液作為滴定劑。取20.00 mL 0.0100 molL-1 NaCl標(biāo)準(zhǔn)溶液注入錐形瓶，用1mL 5% HNO3酸化，加入5滴二苯卡巴腙指示劑，用上述硝酸汞溶液滴定至紫色，消耗10.20 mL。推斷該硝酸汞水合物樣品的化學(xué)式。4-3 取0.500 mL血清放入小錐形瓶，加2mL去離子水、4滴5%

7、的硝酸和3滴二苯卡巴腙指示劑，用上述硝酸汞溶液滴定至終點，消耗1.53mL。為使測量結(jié)果準(zhǔn)確，以十倍于血清樣品體積的水為試樣進(jìn)行空白實驗，消耗硝酸汞溶液0.80 mL。計算該血清樣品中氯離子的濃度（毫克/100毫升）。 第5題（10分）M3XY呈反鈣鈦礦結(jié)構(gòu)，是一種良好的離子導(dǎo)體。M為金屬元素，X和Y為非金屬元素，三者均為短周期元素且原子序數(shù)Z(X)Z(M)Z(Y)。M3XY可由M和X 、M和Y的二元化合物在約500K，3MPa的惰性氣氛中反應(yīng)得到。為避免采用高壓條件，研究者發(fā)展了常壓下的合成反應(yīng)：M + MXA + MY M3XY + 1/2A2（g）A2無色無味。反應(yīng)消耗0.93g M可獲

8、得0.50 L A2氣體(25oC, 100kPa)。(氣體常量R8.314 kPa L mol-1 K-1)5-1計算M的摩爾質(zhì)量。5-2 A、M、X、Y各是什么？5-3寫出M3XY發(fā)生水解的方程式。5-4 M3XY晶體屬于立方晶系，若以X為正當(dāng)晶胞的頂點，寫出M和Y的坐標(biāo)以及該晶體的最小重復(fù)單位。第6題（10分）某同學(xué)從書上得知，一定濃度的Fe2+、Cr(OH)4-、Ni2+ 、MnO42- 和CuCl3- 的水溶液都呈綠色。于是，請老師配制了這些離子的溶液。老師要求該同學(xué)用蒸餾水、稀硫酸以及試管、膠頭滴管、白色點滴板等物品和盡可能少的步驟鑒別它們，從而了解這些離子溶液的顏色。請為該同學(xué)設(shè)

9、計一個鑒別方案，用離子方程式表述反應(yīng)并說明發(fā)生的現(xiàn)象（若A與B混合，必須寫清是將A滴加到B中還是將B滴加到A中）。 第7題(5分) 根據(jù)所列反應(yīng)條件，畫出A、B、C、D和F的結(jié)構(gòu)簡式。第8題(10分) 畫出下列反應(yīng)中合理的、帶電荷中間體1、3、5、7和8以及產(chǎn)物2、4、6、9和10的結(jié)構(gòu)簡式。8-18-28-38-4第9題(12分)9-1常用同位素標(biāo)記法研究有機反應(yīng)歷程。如利用18O標(biāo)記的甲醇鈉研究如下反應(yīng)，發(fā)現(xiàn)最終產(chǎn)物不含18O。根據(jù)實驗事實畫出中間體的結(jié)構(gòu)簡式。9-2某同學(xué)進(jìn)行如下實驗時在堿性條件下得到了兩個產(chǎn)物D和E，產(chǎn)率分別為74.3%和25.7%。（1）畫出產(chǎn)物D和E的結(jié)構(gòu)簡式。（2

10、）指明此反應(yīng)所屬的具體反應(yīng)類型。（3）簡述D產(chǎn)率較高的原因。（4）簡述反應(yīng)體系加入二氧六環(huán)的原因。答案以及評分標(biāo)準(zhǔn)第1題(12分) 寫出下列化學(xué)反應(yīng)的方程式1-1 加熱時，三氧化二錳與一氧化碳反應(yīng)產(chǎn)生四氧化三錳。1-2 將KCN加入到過量的CuSO4水溶液中。1-3 在堿性溶液中，Cr2O3和K3Fe(CN)6反應(yīng)。1-4 在堿性條件下，Zn(CN)42-和甲醛反應(yīng)。1-5 Fe(OH)2在常溫?zé)o氧條件下轉(zhuǎn)化為Fe3O4。1-6 將NaNO3粉末小心加到熔融的NaNH2中，生成NaN3（沒有水生成）。1-1 3Mn2O3CO2Mn3O4CO2 2分1-2 4CN-2Cu2+2CuCN(CN)2

11、 2分1-3 Cr2O36Fe(CN)63-10OH- 2CrO42-6Fe(CN)64-5H2O 2分1-4 Zn(CN)42-4H2CO4H2O4 HOCH2CNZn(OH) 42- 2分1-5 3Fe(OH)2Fe3O4H22H2O 2分1-6 NaNO33NaNH2NaN3NH33NaOH 2分第2題(23分) 簡要回答或計算2-1 Bi2Cl82-離子中鉍原子的配位數(shù)為5，配體呈四角錐型分布，畫出該離子的結(jié)構(gòu)并指出Bi原子的雜化軌道類型。Bi2Cl82-的結(jié)構(gòu)：或 或 2分 雜化軌道類型：sp3d2 1分2-2在液氨中，E(Na+/Na)1.89V，E(Mg2+/Mg)1.74V，但

12、可以發(fā)生Mg置換Na的反應(yīng)：Mg2NaIMgI22Na，指出原因。MgI2在液氨中難溶。 1分2-3將Pb加到氨基鈉的液氨溶液中，先生成白色沉淀Na4Pb，隨后轉(zhuǎn)化為Na4Pb9(綠色)而溶解。在此溶液中插入兩塊鉛電極，通直流電，當(dāng)1.0 mol 電子通過電解槽時，在哪個電極（陰極或陽極）上沉積出鉛？寫出沉積鉛的量。陽極 1分9/4mol 1分2-4下圖是某金屬氧化物的晶體結(jié)構(gòu)示意圖。圖中，小球代表金屬原子，大球代表氧原子，細(xì)線框出其晶胞。 2-4-1寫出金屬原子的配位數(shù)（m）和氧原子的配位數(shù)（n）。2-4-2寫出晶胞中金屬原子數(shù)（p）和氧原子數(shù)（q）。2-4-3寫出該金屬氧化物的化學(xué)式（金屬

13、用M表示）。2-4-1：m4，n4。 m: 0.5分， n: 0.5分2-4-2：p4，q4。 p: 0.5， q: 0.5分2-4-3：MO。 MO：1分2-5向含cis-Co(NH3)4(H2O)23+的溶液中加入氨水，析出含CoCo(NH3)4(OH)236+的難溶鹽。 CoCo(NH3)4(OH)236+ 是以羥基為橋鍵的多核絡(luò)離子，具有手性。畫出其結(jié)構(gòu)。4分 2-6向K2Cr2O7和NaCl的混合物中加入濃硫酸制得化合物X（154.9 g mol-1）。X為暗紅色液體，沸點117 oC，有強刺激性臭味，遇水冒白煙，遇硫燃燒。X分子有兩個相互垂直的鏡面，兩鏡面的交線為二重旋轉(zhuǎn)軸。寫出X

14、的化學(xué)式并畫出其結(jié)構(gòu)式。X的化學(xué)式： CrO2Cl2 2分X的結(jié)構(gòu)式： 1分 2-7實驗得到一種含鈀化合物PdCxHyNz(ClO4)2，該化合物中C和H的質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為30.15% 和5.06%。將此化合物轉(zhuǎn)化為硫氰酸鹽PdCxHyNz(SCN)2，則C和H的質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為40.46%和5.94%。通過計算確定PdCxHyNz(ClO4)2的組成。解法一：PdCxHyNz(ClO4)2中，C和H的比例為 (30.15/12.01) : (5.06/1.008) 1：2即y2x (1) 1分PdCxHyNz(SCN)2中， C和H的比例為 (40.46/12.01) : (5.94/1.008

15、) = 0.572即 (x2) / y 0.572 (2)綜合(1)、(2)，解得：x13.89 14, y28 1分設(shè)PdCxHyNz(ClO4)2的摩爾質(zhì)量為M：則14×12.01/M 30.15%, 得M557.7 (g mol-1)1分z557.7106.412.01×141.008´282×（35.4564.00）/14.013.994 0.5分PdCxHyNz(ClO4)2的組成為PdC14H28N4(ClO4)2 。 0.5分解法二：設(shè)PdCxHyNz(ClO4)2的摩爾質(zhì)量為M，比較PdCxHyNz(ClO4)2和PdCxHyNz(SCN

16、)2知，PdCxHyNz(SCN)2的摩爾質(zhì)量為：M2×35.4564.00（32.0112.0114.01）M82.74 (g mol-1)根據(jù)C的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，有：12.01× x 0.3015 M12.01× (x2) 0.4046 × (M82.74)24.02 ( 0.40460.3015) M0.4046 × 82.74解得：M557.7, x 14 2分根據(jù)H的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，有：y 557.7× 0.0506 / 1.008 27.99 28 1分則：z 557.7106.412.01×141.008 ×28

17、2 ×（35.4564.00）/14.013.9941分其他合理計算且得出正確結(jié)果亦得4分2-8甲烷在汽車發(fā)動機中平穩(wěn)、完全燃燒是保證汽車安全和高能效的關(guān)鍵。甲烷與空氣按一定比例混合，氧氣的利用率為85%，計算汽車尾氣中O2、CO2、H2O和N2的體積比（空氣中O2和N2體積比按21: 79計；設(shè)尾氣中CO2的體積為1）。 甲烷完全燃燒：CH42O2CO22H2O 1體積甲烷消耗2體積O2生成1體積CO2和2體積H2O 1分剩余O2的體積：2.35 2 0.35 1分混合氣中N2的體積：2.35´ 79/21= 8.84 N2不參與反應(yīng)，仍保留在尾氣中。汽車尾氣中，O2、C

18、O2、H2O和N2的體積比為0.35:1:2:8.84。 1分第3題(11分)白色固體A，熔點182oC，摩爾質(zhì)量76.12 g mol-1，可代替氰化物用于提煉金的新工藝。A的合成方法有：（1）142oC下加熱硫氰酸銨；（2）CS2與氨反應(yīng)；（3）CaCN2和(NH4)2S水溶液反應(yīng)(放出氨氣)。常溫下，A在水溶液中可發(fā)生異構(gòu)化反應(yīng)，部分轉(zhuǎn)化成B。酸性溶液中，A在氧化劑（如Fe3+、H2O2和O2）存在下能溶解金，形成取sp雜化的Au(I) 配合物。3-1畫出A的結(jié)構(gòu)式。3-2分別寫出合成A的方法（2）、（3）中化學(xué)反應(yīng)的方程式。3-3畫出B的結(jié)構(gòu)式。3-4寫出A在硫酸鐵存在下溶解金的離子方

19、程式。3-5 A和Au(I)形成的配合物中配位原子是什么？3-6在提煉金時，A可被氧化成C：2AC + 2e- ；C能提高金的溶解速率。畫出C的結(jié)構(gòu)式。寫出C和Au反應(yīng)的方程式。3-1 2分3-2反應(yīng)（2）： CS2 +3NH3(H2N)2C=S + NH4HS 1分 產(chǎn)物為（NH4）2S 得0.5分反應(yīng)（3）： CaCN2 + (NH4)2S + 2H2O(H2N)2C=S + Ca(OH)2 +2NH3 1分 3-3 2分3-4 1分3-5 配位原子為S。 1分3-6 或 2分寫成下二式不得分： 和 C和Au反應(yīng)的方程式：S2C2(NH2)42+ + 2Au + 2SC(NH2) 2 2A

20、uSC(NH2)22+ 1分第4題(7分)人體中三分之二的陰離子是氯離子，主要存在于胃液和尿液中。可用汞量法測定體液中的氯離子：以硝酸汞（II）為標(biāo)準(zhǔn)溶液，二苯卡巴腙為指示劑。滴定中Hg2+與Cl-生成電離度很小的HgCl2, 過量的Hg2+與二苯卡巴腙生成紫色螯合物。4-1 簡述配制硝酸汞溶液時必須用硝酸酸化的理由。抑制Hg2+水解。 1分4-2 稱取1.713g Hg(NO3)2 xH2O，配制成500 mL溶液作為滴定劑。取20.00 mL 0.0100 molL-1 NaCl標(biāo)準(zhǔn)溶液注入錐形瓶，用1mL 5% HNO3酸化，加入5滴二苯卡巴腙指示劑，用上述硝酸汞溶液滴定至紫色，消耗10

21、.20 mL。推斷該硝酸汞水合物樣品的化學(xué)式。 所配硝酸汞溶液的濃度：cHg(NO3)2 = 1/2×20.00 mL×0.0100 mol L-1 / 10.20 mL = 9.80×10-3 mol L-1 0.5分500 mL溶液中含硝酸汞的摩爾數(shù)（即樣品中硝酸汞的摩爾數(shù)）：nHg(NO3)29.80×10-3 mol L-1×0.500 L 4.90×10-3 mol 0.5分樣品中含水的摩爾數(shù):n (H2O) =1.713g - 4.90×10-3 mol ×MHg(NO3)2/ (18.0 g mol-

22、1) = 1.713g- 4.90×10-3 mol × 324.6 g.mol-1/ (18.0 g mol-1) = 6.78×10-3 mol 0.5分x = n(H2O) / nHg(NO3)2 = 6.78×10-3 mol / (4.90×10-3 mol) = 1.38該硝酸汞水合物樣品的化學(xué)式: Hg(NO3)2 ·1.38H2O 0.5分 其他合理計算過程且答案正確，也得分4-3 取0.500 mL血清放入小錐形瓶，加2mL去離子水、4滴5%的硝酸和3滴二苯卡巴腙指示劑，用上述硝酸汞溶液滴定至終點，消耗1.53mL。

23、為使測量結(jié)果準(zhǔn)確，以十倍于血清樣品體積的水為試樣進(jìn)行空白實驗，消耗硝酸汞溶液0.80 mL。計算該血清樣品中氯離子的濃度（毫克/100毫升）。 0.500 mL血清樣品實際消耗的硝酸汞標(biāo)準(zhǔn)溶液為( 1.530.80×0.1) mL1.45 mL 1分n(Cl-)n(Hg (NO3)2)×29.80 ×10-3 mol L-1×1.45×10-3 L×22.84×10-5 mol 1分c(Cl-)n(Cl-)/V(試樣)2.84×10-5 mol÷ 0.500 mL×10-3L mL-15.68

24、×10-2 mol L-1 1分 相當(dāng)于35.45 g mol-1×5.68 ×10-2 mol L-12.01×102 mg/100mL 1分第5題（10分）M3XY呈反鈣鈦礦結(jié)構(gòu)，是一種良好的離子導(dǎo)體。M為金屬元素，X和Y為非金屬元素，三者均為短周期元素且原子序數(shù)Z(X)Z(M)Z(Y)。M3XY可由M和X 、M和Y的二元化合物在約500K，3MPa的惰性氣氛中反應(yīng)得到。為避免采用高壓條件，研究者發(fā)展了常壓下的合成反應(yīng)：M + MXA + MY M3XY + 1/2A2（g）A2無色無味。反應(yīng)消耗0.93g M可獲得0.50 L A2氣體(25oC,

25、 100kPa)。(氣體常量R8.314 kPa L mol-1 K-1)5-1計算M的摩爾質(zhì)量。5-2 A、M、X、Y各是什么？5-3寫出M3XY發(fā)生水解的方程式。5-4 M3XY晶體屬于立方晶系，若以X為正當(dāng)晶胞的頂點，寫出M和Y的坐標(biāo)以及該晶體的最小重復(fù)單位。5-1 PVnRTn(A2)PV/(RT) 100 kPa× 0.50 L / (8.314 kPa L mol-1 K-1×298K) 0.020 mol由反應(yīng)式知，消耗0.040 mol MM的摩爾質(zhì)量：0.93 g / 0.040 mol23 g mol-1 2分5-2 A：H，M：Na，X：O，Y：Cl

26、每個0.5分，共2分5-3 Na3OClH2O ® 2NaOHNaCl 1分5-4 M的坐標(biāo)：1/2, 0, 0；0, 1/2, 0；0, 0, 1/2。Y的坐標(biāo)：1/2, 1/2, 1/2。 4分Na3OCl，或1個正當(dāng)晶胞，或1個素晶胞。 1分 第6題（10分）某同學(xué)從書上得知，一定濃度的Fe2+、Cr(OH)4-、Ni2+ 、MnO42- 和CuCl3- 的水溶液都呈綠色。于是，請老師配制了這些離子的溶液。老師要求該同學(xué)用蒸餾水、稀硫酸以及試管、膠頭滴管、白色點滴板等物品和盡可能少的步驟鑒別它們，從而了解這些離子溶液的顏色。請為該同學(xué)設(shè)計一個鑒別方案，用離子方程式表述反應(yīng)并說明發(fā)生的現(xiàn)象（若A與B混合，必須寫清是將A滴加到B中還是將B滴加到A中）。答案：第1步：在點滴板上分別滴幾滴試樣，分別滴加蒸餾水，顏色變藍(lán)者為CuCl3- 1分 CuCl3-4H2O Cu(H2O)42+3Cl-