第32屆全國高中學生化學競賽(初賽含參考答案).doc

第32屆中國化學奧林匹克（初賽）試題第1題（8分）根據所給的條件按照要求書寫化學方程式（要求系數為最簡整數比）。1-1 氮化硅可用作LED的基質材料，它可通過等離子體法由SiH4與氨氣反應制得。1-2 將擦亮的銅片投入裝有足量的濃硫酸的大試管中，微熱片刻，有固體析出但無氣體產生，固體為Cu2S和另一種白色物質的混合物。1-3 在50水溶液中，單質碲與過量NaBH4反應制備碲氫化鈉，反應過程中析出硼砂Na2B4O5(OH)4.8H2O。1-4 天然氣的無機成因說十分誘人。據稱，地幔主成分之一的橄欖石與水和二氧化碳反應，可生成甲烷。橄欖石以Mg2SiO4和Fe2SiO4表示，反應后變?yōu)樯呒y石Mg3Si2O5(OH)4和磁鐵礦。第2題（8分）2-1 195K，三氧化二磷在二氯甲烷中與臭氧反應得到P4O18。畫出P4O18分子的結構示意圖。2-2 CH2SF4是一種極性溶劑，其分子幾何構型符合階點子對互斥（VSEPR）模型。畫出CH2SF4的分子結構示意圖（體現合理的成鍵及角度關系）。2-3 2018年足球世界杯比賽用球使用了生物基三元乙丙橡膠（EPDM）產品Keltan Eco。EPDM屬三元共聚物，由乙烯、丙烯及第三單體經溶液共聚而成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，答案中含錯誤選項不得分）。2-3-2 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聚丙烯腈 H 反式聚異戊二烯 I 聚異丁烯第3題（12分）為紀念門捷列夫發(fā)現元素周期律150周年，國際純粹和應用化學聯合會將2019年設為“國際化學元素周期表年”。門捷列夫預言了多種當時未知的元素，A即為其中之一。將含元素A的硫化物礦在N2氣氛中800處理，分解產物中右A的硫化物B；隨后升溫至825并向體系中通入氨氣，得到紅色化合物C，C溶于發(fā)煙硝酸得到白色沉淀D。經過濾洗滌，D在600與COCl2反應，產物冷卻后得到液體E，E遇水生產D，在E的6molL-1鹽酸溶液通入H2S得到沉淀B；將D溶于NaOH溶液，用硝酸調H+濃度至約為0.3molL-1，加入鉬酸銨溶液，常溫下反應產生橙黃色沉淀F，F與十二鉬磷酸結構相同；將D加入H3PO2置時脫水變?yōu)镮，I也可由D和A的單質在高溫下反應產生，D變?yōu)镮失重15.3%。3-1 寫出AI的化學式。ABCDEFGHI3-2 寫出B與氨氣反應生成C的反應方程式3-3 寫出D在H3PO2和H3PO3中生成G的反應方程式第4題（12分）4-1 利用雙離子交換膜點解法可以從含硝酸銨的工業(yè)廢水中生產硝酸和銨4-1-1 陽極室得到的是哪種物質？寫出陽極半反應方程式。4-1-2 陰極室得到的是哪種物質？寫出陰極半反應及獲得相應物質的方程式。4-2 點解乙酸鈉水溶液，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90.23K，析出無色晶體，X-射線衍射表明，該晶體屬于立方晶體系，體心立方點陣，晶胞參數a=530.4pm,Z=2,密度p=0.669gcm-3。繼續(xù)冷卻，晶體轉化為單斜晶系，a=422.6pm，b=562.3pm，c=584.5pm，=90.41。4-2-1 寫出X的化學式；寫出X和石灰水反應的方程式。4-2-2 通過計算推出Y的化學式（Y分子中存在三次旋轉軸）。4-2-3 寫出點解乙酸鈉水溶液時陽極半反應的方程式。4-2-4 寫出單斜晶系的晶胞中Y分子的數目。4-2-5 降溫過程中晶體轉化為對稱性較低的單斜晶體，簡述原因第5題（10分）元素同位素的類型及天然豐度不僅決定原子量的數值，也是礦物質年齡分析、反應機理研究等的重要依據。5-1 已知Cl有兩種同位素35Cl和37Cl，兩者豐度比為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 這些分子有幾種質量數？寫出質量數，并給出其比例5-2 年代測定是地質學的一項重要工作。Lu-Hf法是上世紀80年代隨著等離子發(fā)射光譜、質譜等技術發(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, 181Hf。176Lu發(fā)生衰變生成176Hf半衰期為3.7161010年。177Hf為穩(wěn)定同位素且無放射性來源。地質工作者獲取一塊巖石樣品，從該樣品的不同部位取得多個樣本進行分析。其中的兩組有效數據如下：樣本1，176Hf與177Hf的比值為0.28630（原子比，記為176Hf /177Hf）, 177Lu/ 177Hf為0.42850；樣本2，176Hf/ 177Hf為0.28239，177Lu/ 177Hf為0.01470。（一級反應，物種含量c隨時間t變化關系：c=c0e-kt或 ，其中c0為起始含量）5-2-1 寫出176Lu發(fā)生衰變的核反應方程式（標出核電荷數和質量數）。5-2-2 計算176Lu衰變反應速率常數K。5-2-3 計算該巖石的年齡。5-2-4 計算該巖石生成時176Hf/ 177Hf的比值。第6題（10分）將0.0167mol I2和0.0167mol H2置于預先抽空的特制1L密閉容器中，加熱到1500K，體系達到平衡，總壓強為4.56bar（1bar=100kPa）。體系中存在如下反應關系：（1）I2 (g) 2I(g)Kp1=2.00（2）I2(g) + H2(g) 2HI(g)Kp2（3）2HI(g) I2(g) + H2(g)Kp3=8.010-6（4）H2(g) 2H(g)Kp46-1 計算1500K體系中I2(g)和H2(g)未分解時的分壓。（R=8.314Jmol-1K-1）6-2 計算1500K平衡體系中除H(g)之外所有物種的分壓。6-3 計算Kp2。6-4 計算Kp4（若未算出KP2=10.0）為使處理過程簡潔方便，計算中務必使用如下約定符號！在平衡表達式中默認分壓項均除以以下標準分壓。體系總壓I2(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p1x0x1x2y0y1y2z第7題（10分）蛋白質中的巰基可以作為配體。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-，簡寫為edt2-）形成的雙核絡離子M2(edt)42-(M=V,Mn,Fe)。它們盡管通式相同，但結構不同。V2(edt)42-中，每個釩原子周圍有六個硫原子配位，通過兩個V連線中心有三個相互垂直的2次軸；當金屬為Mn和Fe時，M周圍有五個硫原子配位，形成四方錐形排布，M2(edt)42-離子有對稱中心。7-1 畫出V2(edt)42-的結構（忽略氫原子）。7-2 畫出M2(edt)42-(M=V,Mn,Fe)的結構（忽略氫原子）。7-3 寫出V2(edt)42-中釩的價電子組態(tài)。磁性測試表明，它顯扛磁性，簡述原因。7-4 M2(edt)42-可由MnCl2溶液和Na2(edt)溶液在空氣中反應得到，寫出反應方程式第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，寫出親核取代反應的類型。8-2 按親核取代反應進行的快慢，對以上化合物（用字母表示）進行排序（答題框中，數字1表示最快，5表示最慢）。123458-3 判定以下正離子（用字母表示）穩(wěn)定性的順序（答題框中，數字1表示穩(wěn)定性最高，5表示穩(wěn)定性最低）。12345第9題（9分）近年來，我國有機化學家發(fā)展了一些新型的有機試劑，如氟化試劑CpFluors系列。在這些氟化試劑中，CpFluors-2與醇反應可以高產率、高選擇性地生成氟化物：(提示：畫結構簡式時可用Ar代替CpFlucr-2中的芳香取代基)9-1 簡要解釋CpFluor-2中C-F鍵容易斷裂的主要原因。9-2 研究表明，反應體系中存在的痕量水可以加快反應進程，畫出CpFluor-2與水反應所得產物的結構簡式。9-3 畫出3-苯基丙醇氟化過程中三個關鍵中間體的結構簡式。9-4 研究表明，9-3的反應中存在一個重要的副產物，其結構式如下