2015年“揚子石化杯”第29屆中國化學奧林匹克競賽(江蘇賽區(qū))夏令營暨選拔賽試題含答案

2015年“揚子石化杯”第29屆中國化學奧林匹克競賽（江蘇賽區(qū)）夏令營暨選拔賽試題（2015年7月21日共計3小時）題號滿分得分123845667891010總分10010101012121012評卷人注意事項1．考試時間3小時。遲到超過半小時者不能進考場。開始考試后1小時內(nèi)不得離場。2．所有解答必須寫在指定的位置，用鉛筆解答無效（包括作圖）。草稿紙另發(fā)。不得將任何紙張帶入考場。3．凡要求計算者，須給出計算過程，沒有計算過程無效。4．姓名、準考證號和所屬學校等必須寫在首頁左側指定位置，寫于其他地方者按廢卷論處。5．用涂改液涂改的解答無效。6．允許使用非編程計算器以及直尺等文具。第1題（10分）水是有氫氧兩種元素組成的最常見的無機物之一。水是生命的源泉，水有許多特別的性質。請回答以下問題：氧原子的最外層電子排布為__________；的幾何構型為__________，其中氧原子的雜化軌道為__________；的熔沸點明顯高于氧族其它元素的氫化物，主要原因是水分子間形成了__________。水分子是__________分子（填“極性”或“非極性”），根據(jù)“相似相溶”的原理，下列物質中不易溶于水的是__________。A．食鹽B．酒精C．汽油D．明礬第2題（10分）利用與溶液反應，可以得到水合二草酸根合錫（Ⅱ）酸鉀的配合物。為測定所合成的配合物的結晶水含量，進行以下操作，請?zhí)羁眨悍Q取于錐形瓶中，加蒸餾水，，則，加熱至，用滴定至終點，消耗____________。稱取配合物樣品于錐形瓶中加蒸餾水，。加熱至，用上述溶液滴定至終點，用去。（1）寫出上述滴定反應的化學方程式并配平：________________________________________________________（2）由滴定得到的數(shù)據(jù)計算該配合物的摩爾質量為_____________（3）該配合物每個分子中含有_________個結晶水。。溶解度和溶度積均可以表示物質溶解性的大小。已知：，的，請計算在純水中的溶解度。（1）若不考慮（2）若考慮的水解，的水解，在純水中的溶解度為________；在純水中的溶解度應________（填“大于”或“小于”）（1）中的數(shù)值。第3題（8分）1774年，瑞典化學家甘恩用軟錳礦與木炭和油的混合物一起加熱，首次分離出了金屬錳，柏格曼將它命名為manganese（錳）。它的拉丁名稱manganum和元素符號由此而來。在實驗室用制備時，常用作__________劑，在用濃鹽酸制備時，用作__________劑；錳元素電勢圖為（酸性溶液）據(jù)圖可知，__________和__________兩種離子在水溶液中不穩(wěn)定，會發(fā)生__________反應；錳酸鋰是鋰離子電池的重要材料，它作為電極材料具有價格低、電位高、環(huán)境友好、安全性能高等有點。工業(yè)上利用和來制備。（1）先將和混合均勻后加熱，升溫到時，開始有生成，同時生成固體A，該溫度比的分解溫度低很多，原因是______________________________________________________________________。（2）升溫到時，開始有生成，同時得到固體B，升溫到時，A和B反應，得到高純度錳酸鋰，請寫出A和B反應的化學反應方程是：___________________________________________________________________________。第4題（10分）氮是空氣中含量最多的元素，在自然界中存在十分廣泛，在生物體內(nèi)亦有極大作用，是組成氨基酸的幾本元素之一。氮的某氧化物A低溫下為藍色固體，A易分解為無色氣體B和紅棕色氣體C。B在空氣中極易被氧化而變?yōu)榧t棕色氣體C。氣體B、C均有很高的毒性。除去B的簡便方法是用硫酸亞鐵溶液吸收，這是因為能生成配合物D的緣故。C可被在一定溫度下經(jīng)催化還原為無毒的氣體E。寫出下列物質的化學式：A______________B______________C______________D______________E______________氣體B的磁性強烈收溫度的影響，表現(xiàn)出高溫順磁，低溫逆磁。那么氣體C磁性將如何隨溫度變化？試解釋你的結論。______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________在三甲胺和三甲硅胺中，三角錐形的分子是__________，含有鍵的分子是__________。第5題（12分）某常見金屬M的硫酸鹽A的水溶液為藍色，加入氨水生成深藍色配離子B，B在隔絕空氣條件下雨金屬M反應，可生成無色配離子C。在A的溶液中加入可得沉淀D。D可用于檢查室內(nèi)汞含量是否超標：用涂有D的試紙懸掛于室內(nèi)，室溫下若三個小時試紙變色，則表明室內(nèi)汞超標。請寫出以下各物質的化學式：A______________B______________C______________D______________從原子結構的角度分析，C為無色的原因是____________________________________________，請估計沉淀D的顏色為____________；用D試紙檢測汞蒸氣時，其反應方程式為：_________________________________________________________________________________第6題（6分）設計合成特殊結構的納米材料是一個極其活躍的研究領域。下圖給出的是蛋黃-蛋殼型碳包硅合成示意圖：其中，步驟1的產(chǎn)物為硅球外包裹一層厚度可調(diào)控的多孔層，可以通過正硅酸四乙酯的水解獲得；步驟2和步驟3的產(chǎn)物最外層為厚度較薄的多孔碳層，可以通過蔗糖等有機物的高溫碳化獲得。步驟3通過除去得到蛋黃-蛋殼型碳包硅。請回答下列問題：的水解產(chǎn)物是__________；可以選用的試劑為__________；上述過程中，正硅酸四乙酯步驟3中除去采用高溫下的鎂熱還原法可以將步驟2產(chǎn)物中的也轉變?yōu)?，反應的化學方程式為______________________________________________________。第7題（12分）超導是20世紀最偉大的科學發(fā)現(xiàn)之一，超導材料在信息通訊、生物醫(yī)學、航空航天等領域的應用前景越來越廣闊。近年來，中國科學家在鐵基超導研究方面取得了一系列重大突破，2014年1月，以趙忠賢等為代表的研究團隊獲得2013年度國家自然科學一等獎。《科學》雜志對比評論稱：“中國如洪流般不斷涌現(xiàn)的研究結果標志著在凝聚態(tài)物理領域已經(jīng)成為一個強國。”請解答如下有關鐵基超導材料的問題：是研制鐵基超導材料的重要前體，是面心立方晶胞，做型堆積，實驗測得構。與形成型結構，那么，的位置應位于__________；與形成__________型結的晶胞參數(shù)，則計算可得出晶胞中的之間的距離為__________；畫出（1）中與形成的正當晶胞沿著軸方向的投影（請標出原子的表示方式）；形成的結構單元（“○”小球代表，“●”小球代表），在新型下圖是鐵基超導材料中與鐵基超導材料中，與形成的結構單元的對稱性對于材料性質有著重要影響。（1）圖1是111型鐵基超導材料中的______________________________；結構單元，試指出其對稱操作及其個數(shù)：（2）圖2是122型鐵基超導材料中的______________________________；結構單元，其對稱性與圖1所示的結構有區(qū)別嗎？（3）如果將圖2中的1號原子去掉，可得一種結構單元，含有這種結構單元的鐵基超導材料尚未見報道，試結合（1）、（2）對結構單元對稱性特點的分析，給出合理的解釋。______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________第8題（10分）下列反應中，產(chǎn)物C分子中的不同化學環(huán)境氫的個數(shù)比是B以及產(chǎn)物C的結構簡式。，畫出合理的、帶電荷中間體A和A__________________B__________________C__________________寫出以下過程中D、E、F、G和H的結構簡式D________________________E________________________F________________________G________________________H________________________寫出以下過程中I、J的結構簡式I________________________J________________________第9題（12分）化合物是生物合成核酸的必需前體物質，是蛋白質合成與分解的調(diào)節(jié)物，是氨基酸從外圍組織轉動至內(nèi)臟的攜帶者，腎臟排泄的重要基質，對機體免疫功能和修復具有重要作用?；衔颎的一種合成路線如下：化合物A轉化為化合物B的具體反應類型為__________。化合物A的某鏈狀同分異構體中含有2種不同化學環(huán)境的氫，該同分異構體的結構簡式為______________________、______________________?；衔顴中的手性碳的構型為__________________?；衔顲、D、F的結構簡式為_________________、_________________、________________。第10題（10分）在有機化合物的合成設計中，利用化合物分子的對稱性可以使合成路線簡化?；衔颎的合成就是一個典型例子，化合物G可經(jīng)下圖所示合成路線制備：回答下列問題：寫出化合物A轉化為化合物B的過程中帶電荷中間體H的結構簡式：___________________；化合物B的系統(tǒng)命名是______________________________________；寫出C、D、G的結構簡式：_________________________、_________________________、_________________________。2015年“揚子石化杯”第29屆中國化學奧林匹克競賽（江蘇賽區(qū)）夏令營暨選拔賽試題參考答案及評分標準說明：化學方程式配平錯誤扣一半分。第1題（共10分）V型氫鍵（8分，每空2分）極性C（2分，每空1分）第2題（共10分）（2分）（1）（2分）或：（2）（2分）注解：（3）3（1分）注解：（1）（2分）（2）大于（1分）第3題（共8分）催化氧化（2分，每空1分）歧化（3分，每空1分）（1）作為催化劑，加快了碳酸鋰的分解（1分）（2分）（2）第4題（共10分）（5分，每空1分）高溫時順磁性，低溫時逆磁性，是因為分子中，成單電子配對，故呈逆磁性；在高溫時，性（3分，結論1分，解釋2分）為奇電子化合物，低溫時易聚合成，在不易聚合，分子中有成單電子，故呈順磁三甲硅胺（2分）第5題（共12分）（共8分，各2分），d軌道全充滿白色（或無色）（每空1分，共2分）（2分）第6題（共6分）（或、（氫氟酸）（2分）或、等）（2分）或（2分）第7題（共12分）（一半）四面體空隙中立方（2分，各1分）（2分）注解：晶胞中的形成以體心為中心的四面體空隙，做下圖：該四面體空隙的高：因此，立方體的體對角線為：所以立方體的邊長：故可得質檢的距離：沿著a軸方向的投影：（1）1個軸、4個（2分）（或，或鏡面）（2分）（2）沒有（2分）注解：圖2與圖1所示的結構對稱性相同，都具有1個軸、4個（3）對稱性較低的（或，或