第中國化學(xué)奧林匹克初賽試題及評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)

1、第32屆中國化學(xué)奧林匹克（初賽）試題（2018 年 9 月 2 日 9:00 12:00）題號(hào)12345678910總分滿分88121210101011910100得分評(píng)卷人競(jìng)賽時(shí)間3小時(shí)。遲到超過半小時(shí)者不能進(jìn)考場(chǎng)。開始考試后1小時(shí)內(nèi)不得離場(chǎng)。時(shí)間至IJ,把試卷（背面朝上）放在桌面上，立即起立撤離考場(chǎng)。試卷裝訂成冊(cè)，不得拆散。所有解答必須寫在指定的方框內(nèi)，不得用鉛筆填寫。草稿紙?jiān)谧詈笠豁?。不得持有任何其他紙張。姓名、?bào)名號(hào)和所屬學(xué)校必須寫在首頁左側(cè)指定位置，寫在其他地方者按廢卷論處。允許使用非編程計(jì)算器以及直尺等文具。H 1 008相對(duì)原子質(zhì)星H力4 00Li694】Be 9 012310.

2、81C12 01N14 DIO 16.00F兇N«20 ISNa22 99Mg-4 ；Al 26.9ftSiP 30.97S 5207CJ-? 4、Ai15995K19 W4 rl nsSc44Ti卜前V 錦94<r“國1Mn54 94Fe55 85Co 58.93Ni*麗Cu63Zu 6541Ga 后9Ge廠61As74 92Se78 96Bi79 90Kr爐80RI)35.4；Sr07 6JY隗9】Zr91.22Nt92.91Mo95 94Tc P8JRiiIQ 1Rh102.9Pd1064Ag107 9CdUZ4lu 114 8SnJL3 1SU121 8Te127 6I

3、 1269Xel.il JCsL ? 9Ba1373La一 LuHf1中5Ta l的勺WIf 1 sRe185 ?Os190 'Ir192.2Pl195 IAu297 0HgTl產(chǎn)4 4Pb207 2Bi9 n1PoI'10Al210RiiElFiEJLEli的AcLflRfDb維EhHeMtDbReCi.UuiUuqUuhUuhUuoLaCePrNdPmSjhGdTbDyHoEiTinYbLuAcTLPaUNpPiiAxilCiuBkCfFinMdNoLi第1題（8分）根據(jù)所給條件按照要求書寫化學(xué)反應(yīng)方程式（要求系數(shù)為最簡(jiǎn)整數(shù)比）。1-1氮化硅可用作 LED的基質(zhì)材料，它可通

4、過等離子體法由SiH4與氨氣反應(yīng)制得。1-11-2將擦亮的銅片投入裝有足量濃硫酸的大試管中，微熱片刻，有固體析出但無氣體產(chǎn)生，仁體為Cu2s和另一種白色物質(zhì)的混合物。1-21-3在50c水溶液中，單質(zhì)硫與過量NaBH4反應(yīng)制備硫氫化鈉，反應(yīng)過程中析出硼砂Na2B4O5（OH） 4 8H 2。1-31-4天然氣的無機(jī)成因說十分誘人。據(jù)稱，地幔主成分之一橄欖石與水和二氧化碳反應(yīng)，可，成甲烷。橄欖石 Mg2SiO4和Fe2SiO4表示，反應(yīng)后變?yōu)樯呒y石 Mg 3Si2O5（OH）4和磁鐵礦。1-4第2題（8分）2-1 195 K,三氧化二磷在二氯甲烷中與臭氧反應(yīng)得到P4O18。畫出P4O18分子的結(jié)

5、構(gòu)示意圖。2-2 CH2SF4是一種極性溶劑，其分子幾何構(gòu)型符合價(jià)層電子對(duì)互斥（VSEPR）模型。畫出CH2SF4的分子結(jié)構(gòu)示意圖（體現(xiàn)合理的成鍵及角度關(guān)系 ）。2-12-22-3 2018年足球世界杯比賽用球使用了生物基三元乙丙橡膠（EPDM）產(chǎn)品Keltan Eco.EPDM屬三元共聚物，由乙烯、丙烯及第三單體經(jīng)溶液共聚而成。2-3-1 EPDM具有優(yōu)良的耐紫外光、耐臭氧、耐腐蝕等性能。寫出下列分子中不可用于制備EPDM的第三單體（可能多選，答案中含錯(cuò)誤選項(xiàng)不得分）。A0CDE2-3-2合成高分子主要分為塑料、纖維和橡膠三大類，下列高分子中與 EPDM同為橡膠的是:F聚乙烯 G聚丙烯睛H反

6、式聚異戊二烯I聚異丁烯2-3-12-3-2第3題（12分）為紀(jì)念門捷列夫發(fā)現(xiàn)元素周期律150周年，國際純粹和應(yīng)用化學(xué)聯(lián)合會(huì)將2019年設(shè)為國際化學(xué)元素周期表年”。門捷列夫預(yù)言了多種當(dāng)時(shí)未知的元素，A即為其中之一。將含元素 A的硫化物礦在 N2氣氛中800c處理，分解產(chǎn)物中有 A的硫化物B;隨后升 溫至825c并向體系中通入氨氣，得到紅色化合物C, C溶于發(fā)煙硝酸得白色沉淀D。經(jīng)過濾洗滌，D在600c與COCl2反應(yīng)，產(chǎn)物冷卻后得液體E, E遇水生成D,在E的6mol L；1鹽酸溶液中通入 H2s得沉淀B;將D溶于NaOH溶液，用硝酸調(diào) H+濃度至約為0.3 mol L-1, 加入鋁酸錢溶液，常

7、溫下反應(yīng)產(chǎn)生橙黃色沉淀F, F與十二鋁磷酸結(jié)構(gòu)等同；將 D加入H3PO2和H3PO3的混合溶液可得黃綠色的亞磷酸鹽沉淀G, G在堿性溶液中轉(zhuǎn)化為黃色沉淀H, H放置時(shí)脫水變?yōu)镮, I也可由D和A的單質(zhì)在高溫下反應(yīng)產(chǎn)生，D變?yōu)镮失重15.3%。3-1寫出A I的化學(xué)式。3-2寫出B與氨氣反應(yīng)生成 C的反應(yīng)方程式。3-3寫出D在H3PO2和H 3PO3中生成G的反應(yīng)方程式。3-1ABCDEFGHI3-23-3第4題（12分）4-1利用雙離子交換膜電解法可以從含硝酸俊的工業(yè)廢水里生產(chǎn)硝酸和氨。4-1-1陽極室得到的是哪種物質(zhì)？寫出陽極半反應(yīng)方程式。4-1-2陰極室得到的是哪種物質(zhì)？寫出陰極半反應(yīng)及獲

8、得的相應(yīng)物質(zhì)的方程式。4-1-14-1-24-2電解乙酸鈉水溶液，在陽極收集到X和Y的混合氣體。氣體通過新制的澄清石灰水，X被完全吸收，得到白色沉淀，純凈的氣體Y冷卻到90.23 K,析出無色晶體，X-射線衍射表明，該晶體屬于立方晶系，體心立方點(diǎn)陣，晶胞參數(shù) a=530.4 pm, Z=2 ,密度p=0.669g cm-3。繼續(xù)冷卻，晶體轉(zhuǎn)化為單斜晶系，a=422.6 pm, b=562.3 pm, c=584.5pm ,爐90.41 °。4-2-1寫出X的化學(xué)方程式；寫出 X和石灰水的反應(yīng)的方程式。4-2-2通過計(jì)算推出 Y的化學(xué)式（Y分子中存在三次旋轉(zhuǎn)軸）。4-2-3寫出電解乙酸

9、鈉水溶液時(shí)陽極半反應(yīng)的方程式。4-2-4寫出單斜晶系的晶胞中 Y分子的數(shù)目。4-2-5降溫過程中晶體轉(zhuǎn)化為對(duì)稱性較低的單斜晶體，簡(jiǎn)述原因。4-2-14-2-24-2-34-2-44-2-5第5題（10分）元素同位素的類型及其天然豐度不僅決定原子量的數(shù)值，也是礦物年齡分析、反應(yīng)機(jī)理研 究等的重要依據(jù)。5-1己知Cl有兩種同位素35Cl和37C1,二者豐度比為 0.75 : 0.25; Rb有85Rb和87Rb,二者 豐度比為0.72 : 0.28。5-1-1寫出氣態(tài)中同位素組成不同的RbCl分子。5-1-2這些分子有幾種質(zhì)量數(shù)？寫出質(zhì)量數(shù)，并給出其比例。5-2年代測(cè)定是地質(zhì)學(xué)的一項(xiàng)重要工作。Lu

10、-Hf法是上世紀(jì)80年代隨著等離子發(fā)射光譜、質(zhì)譜等技術(shù)發(fā)展而建立的一種新斷代法。Lu有兩種天然同位素：176Lu和177Lu; Hf有六種天然同位素：176Hf, 177Hf, 178Hf, 179Hf, 180Hf 和 181Hf。176Lu 發(fā)生 3衰變生成 176Hf,半衰期為 3.716 1010年。177Hf為穩(wěn)定同位素且無放射性來源。地質(zhì)工作者獲得一塊巖石樣品，從該樣 品的不同部位取得多個(gè)樣本進(jìn)行分析。其中的兩組有效數(shù)據(jù)如下：樣本1, 176Hf與177Hf的比值為 0.28630（原子比，記為 176Hf/177Hf） , 176Lu/177Hf 為 0.42850;樣本 2,

11、176Hf/177Hf 為 0.28239, 176Lu/177Hf 為 0.01470。（一級(jí)反應(yīng)，物種含量c隨時(shí)間t變化的關(guān)系式：c=C0e-kt或lnc/c0=-kt,其中co為起始含量）5-2-1寫出176Lu發(fā)生3衰變的核反應(yīng)方程式（標(biāo)出核電荷數(shù)和質(zhì)量數(shù)）。5-2-2計(jì)算176Lu衰變反應(yīng)速率常數(shù) k。5-2-3計(jì)算該巖石的年齡。5-2-4計(jì)算該巖石生成時(shí)176Hf/177Hf的比值。5-1-15-1-25-2-15-2-25-2-35-2-3第6題(10分)將0.0167 mol I 2和0.0167 mol H2置于預(yù)先抽真空的特制 1 L密閉容器中，加熱到 1500 K , 體

12、系達(dá)平衡，總壓強(qiáng)為 4.56 bar(1 bar = 100 kPa)。體系中存在如下反應(yīng)關(guān)系： (2) 6-1I2(g)?2I(g)Kpi = 2.00I2(g) + H2(g)?2HI(g) Kp2HI(g) ? I(g) + H(g)Kp3=8.0 10-6H 2(g)? 2H(g)Kp4計(jì)算1500 K體系中I2(g)和H2(g)未分解時(shí)的分壓。R = 8.314 J mo 1-1 K-1)6-2計(jì)算1500 K平衡體系中除H(g)之外所有物種的分壓。6-3 計(jì)算 Kp2。6-4計(jì)算Kp4。(若未算出 Kp2,設(shè)Kp2 = 10.0)為使處理過程簡(jiǎn)潔方便，計(jì)算中請(qǐng)務(wù)必使用如下的約定符號(hào)

13、！在平衡表達(dá)式中默認(rèn)各分 壓項(xiàng)均除以標(biāo)準(zhǔn)分壓。體系 總壓12(g)起 始分壓I2(g)平 衡分壓i(g)平 衡分壓H2(g)起 始分壓H2(g)平 衡分壓H(g)平衡分壓Hi(g)平 衡分壓ptX0X1X2V。V1V2z6-16-2關(guān)系式與主要計(jì)算過程計(jì)算結(jié)果6-36-4第7題（10分）蛋白質(zhì)中的萌基可以作為配體。多種酶中存在金屬-硫簇。在含硫配體的研究中，得到一類過渡金屬離子與乙二硫醇離子（-SCH2CH2S-,簡(jiǎn)寫為edt2-）形成的雙核絡(luò)離子M2（edt）42-（M =V ,Mn, Fe）。它們盡管通式相同，但結(jié)構(gòu)不同。V2（edt）42-中，每個(gè)鈕原子周圍有六個(gè)硫原子配位，通過兩個(gè) V

14、連線中心有三個(gè)互相垂直的2次車而；當(dāng)金屬為 Mn和Fe時(shí)，M周圍有五個(gè)硫原子配位，形成四方錐形排布，M 2（edt）42-離子有對(duì)稱中心。7-1畫出V2（edt）42-的結(jié)構(gòu)（忽略氫原子）。7-2畫出M2（edt）42-（M = Mn , Fe）的結(jié)構(gòu)（忽略氫原子）。7-3寫出V2（edt）42-中銳的價(jià)電子組態(tài)。磁性測(cè)試表明，它顯抗磁性，簡(jiǎn)述原因。7-4 Mn 2（edt）42-可由MnCl2溶液和Na2（edt）溶液在空氣中反應(yīng)得到，寫出反應(yīng)方程式。7-17-27-37-4第8題（11分）8-1以下化合物與乙胺均可發(fā)生親核取代反應(yīng)，寫出親核取代反應(yīng)的類型。13 / 128-2按親核取代反應(yīng)

15、進(jìn)行的快慢，對(duì)以上化合物（用字母表示）進(jìn)行排序（答題框中，數(shù)字1表布最快，5表不最慢）。8-3判定一下正離子（用字母表示）穩(wěn)定性的順序（答題框中，數(shù)字1表示穩(wěn)定性最高，5表 示穩(wěn)定性最低）。FGH8-1 （1 分）8-2 （5 分）123458-3 （5 分）12345第9題（9分）CpFluors系列。在這些近年來，我國有機(jī)化學(xué)家發(fā)展了一些新型的有機(jī)試劑，如氟化試劑 氟試劑中，CpFluor-2與醇可以高產(chǎn)率、高選擇性的生成氟代物:30fC. 8hCH。Ph日1%CpFluor-2（提示：畫結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式時(shí)可用Ar代替CpFluor-2中的芳香取代基）9-1簡(jiǎn)要解釋CpFluor-2中C-F鍵容易

16、斷裂的主要原因。9-2研究表明，反應(yīng)體系中存在的痕量水可以加快反應(yīng)進(jìn)程，畫出 得產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式。CpFluor-2與水反應(yīng)所9-3畫出3-苯基丙醇氟化過程中三個(gè)關(guān)鍵中間體的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式。9-4研究表明，9-3的反應(yīng)中存在一個(gè)重要的副產(chǎn)物，其結(jié)構(gòu)式如下:0 cH3畫出形成該副產(chǎn)物過程中三個(gè)關(guān)鍵中間體的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式。9-19-29-39-4第10題（10分）以下正離子可以經(jīng)過 4兀電子體系的電環(huán)化反應(yīng)形成環(huán)戊烯正離子，該離子可以失去質(zhì)子形成共軻烯煌:.10-110-210-310-410-5第32屆中國化學(xué)奧林匹克（初賽）試題參考答案及評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)第1題（8分）1-1 （2 分）3SiH4 + 4NH3f S

17、i3N4+12H21-2 （2 分）5Cu + 4H 2SO4 - Cu2s + 3CuSO4 + 4H 2O1-3 （2 分）2Te + 4 NaBH 4 + 17 H2O - 2NaHTe + Na2B4O5（OH）4 8H2O+14H21-4 （2 分）18 Mg2SiO4 + 6 Fe2SiO4 + 26 H2O + CO2 - 12 Mg3Si2O5（OH） 4 + 4 Fe3O4 + CH 4第2題（8分）2-1 （2 分）2-2 （3 分）2-3-1 （2 分）C E2-3-2 （1 分）I第3題（12分）3-1（9分）AGeBGeS2CGeSDGeO2EGeCl4FH4GeMo

18、12O40 nH2OGGeHPO3HGe（OH） 2IGeO3-2（2 分）3GeS2 + 2NH 3 -> 3GeS + N2+ 3H 2s3-3（1 分）GeO2 + H 3PO2 -» GeHPO3 + H2O第4題（12分）4-1-1 （1.5 分）硝酸陽極半反應(yīng)：H2O - 2e- -2H+ + 1/2O24-1-2 （1.5 分）氨陰極半反應(yīng)：2H 2O + 2e- -H 2 + 2OH -氨的生成：N耳+ OH - NB+圍04-2-1 （1 分）CO2CO2 + Ca（OH） 2 - CaCO3 + H2O4-2-2 （4 分）設(shè)Y的摩爾質(zhì)量為Mk M漢 / （

19、Vc XNa）或 k MXZ / （ac3XNA）M= p（VcXNA）/Z= p（ac3XNA）/Z= 0.669 g cm-3x 530.43 10-30 cm3x 6.022 1023mol-1/2 =30.0 g mol-1Y是乙酸根電解的產(chǎn)物之一（另外一種為CO2） , Y分子中存在三次軸，故Y 可能為燒類，設(shè)為CxHy：12.01 x+ 1.008y= 30.0x = 2, y = 6 ; 故為乙烷C2H64-2-3 （1 分）2CH3COO- 2e- 2CO2 + C2H64-2-4 （1 分）24-2-5 （2 分）立方晶胞中，處于體心和頂點(diǎn)位置的Y分子晶體學(xué)上完全等同，故分子

20、取向有一定的無序（沿體對(duì)角線方向分布）。進(jìn)一步降溫過程中，Y分子轉(zhuǎn)動(dòng)受限，趨于更有序的分布（或排列更規(guī)則），導(dǎo)致晶體對(duì)稱性降低。第5題（10分）5-1-1 (2 分)有 4 種：85Rb35Cl, 87Rb35Cl, 85Rb37Cl 和 87Rb37Cl5-1-2 (2 分)3種；質(zhì)量數(shù)分別是:120, 122, 124;三者比例為:0.54 : 0.39 : 0.075-2-1 (2 分)1760 一72 Hf+ -1 e17671 Lu 一5-2-2 (1 分), ln20.6931k=ln2/t1/2t1/2=k k衰變反應(yīng)的速率常數(shù)：k = 0.6931/(3.716 X 1010年

21、)=1.865 *10-11年-15-2-3 (2 分)設(shè)原始 176Hf/177Hf=C0,則: 0.28630=C0+0.42850(ekt-1) 0.28239=C0+0.01470(ekt-1) 解得：t=5.043X 108y5-2-3 (1 分)176Hf/177Hf=0.2863-0.42850(e kt-1)= 0.28225第6題（10分）6-1 (1 分)x0= y0=0.0167 mol 8.31 J mol-1 K-1 x 1500 K / 1 L = 2.08 (bar)6-2 (6 分)關(guān)系式與主要計(jì)算過程根據(jù)所露反應(yīng)的干衡常數(shù).Kp3<<Kp1,可以估U Kp4<< Kp1 o故只需考慮反應(yīng)(1)和(2)Kpi=X22/xi= 2.00pt= xi + X2 +y1 +z = 4.56 barxo = xi+ X2 /2+z/2 = 2.08 bary0 = y1 +z