第24届中国化学奥林匹克初赛试题及复习资料.docx

中国化学会第 24 届全国高中学生化学竞赛（省级赛区）试卷 2010 年 9 月 12 日 共 8 页 1中国化学会第 24 届全国高中学生化学竞赛（省级赛区）试卷（2010 年 9 月 12 日）题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 总分满分 15 5 7 8 11 8 13 6 11 7 9 100得分阅 卷人签名l 竞赛时间 3小时。迟到超过半小时者不能进考场。开场考试后 1小时内不得离场。时间到，把试卷(背 面朝上)放在桌面上，马上起立撤离考场。l 试卷装订成册，不得拆散。全部解答必需写在指定的位置，用铅笔解答无效(包括作图)。草稿纸在最终一页。不得将任何纸张带入考场。l 凡要求计算者，须给出计算过程，没有计算过程无效。l 姓名、报名号与所属学校等必需写在首页左侧指定位置，写于其他地方者按废卷论处。l 用涂改液涂改的解答无效。l 允许运用非编程计算器以及直尺等文具。元素周期表H He1.0084.003 Li Be B C N O F6.941 9.012 14.01 16.00 19.00Ne10.81 12.01 20.18 Na Mg Al Si P S Cl22.99 24.31 26.98 28.09 30.97 32.07 35.45Ar39.95 K Ca Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn Ga Ge As Se Br39.10 40.08 44.96 47.88 50.94 52.00 54.94 55.85 58.93 58.69 63.55 65.39Kr69.72 72.61 74.92 78.96 79.90 83.80 Rb Sr Y Zr Nb Mo Tc Ru Rh Pd Ag Cd In Sn Sb Te I Xe85.47 87.62 88.91 91.22 92.91 95.94 98.91 101.1 102.9 106.4 107.9 118.7 121.8 131.3112.4 114.8 127.6 126.9Cs Hf Ta W Re Os Ir Pt Au Hg Tl Pb Bi Po At RnBaLa-Lu132.9 137.3 186.2 190.2 192.2 195.1 197.0178.5 180.9 183.9 200.6 204.4 207.2 209.0 210 222Fr RaDs Rg Cn Unt Uuq Uup Uuh Uus UuoRf Db Sg Bh Hs Mt223 226 Ac-LrLa Ce Pr Nd Pm Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb LuAc Th Pa U Np Pu Am Cm Bk Cf Es Fm Md No Lr气体常数 R8.31447 J K-1 mol-1 法拉第常数 F96485 C mol-1 阿佛加德罗常数 N 23 mol-1 A6.022142×10第 1 题 (15 分)1-1 2009 年 10 月合成了第 117 号元素，从今填满了周期表第七周期全部空格，是元素周期系开展的一个里程碑。117 号元素是用 249Bk 轰击 48Ca 靶合成的，总共得到 6 个 117 号元素的原子，其中 1 个原子经 p 次 衰变得到 270Db 后发生裂变；5 个原子则经 q 次 衰变得到 281Rg 后发生裂变。用元素周期表上的 117 号元素符号，写出得到 117 号元素的核反响方程式（在元素符号的左上角与左下角分别标出质量数与原子序数）。中国化学会第 24 届全国高中学生化学竞赛（省级赛区）试卷 2010 年 9 月 12 日 共 8 页 21-2 写出下列构造的中心原子的杂化轨道类型：I+XeF FFIFF -(C6H5)IF5(C6H5)2Xe+I(C6H5)21-3 一氯一溴二(氨基乙酸根)合钴(III)酸根离子有多种异构体，其中之一可用如下简式表示。请依样画出其他全部八面体构型的异构体。ClN NOOBr第 2 题 (5 分) 最近我国有人报道，将 0.1 mol L-1 的硫化钠溶液装进一只掏空洗净的鸡蛋壳里，将蛋壳开口朝上，局部浸入盛有 0.1 mol L-1 的氯化铜溶液的烧杯中，在静置一周的过程中，蛋壳外外表渐渐出现金属铜，同时烧杯中的溶液慢慢褪色，并变得混浊。2-1 设此装置中发生的是铜离子与硫离子干脆相遇的反响，已知 (Cu2+/Cu)与 (S/S2-)分别为 0.345V 与-0.476 V，nFE RTlnK， 表示反响的标准电动势，n 为该反响得失电子数。计算 25oC 下硫离子与铜离子反响得到铜的反响平衡常数，写出平衡常数表达式。2-2 金属铜与混浊现象均出如今蛋壳外，这意味着什么？2-3 该报道未提及硫离子与铜离子相遇时溶液的 pH。现设 pH = 6，写出反响的离子方程式。中国化学会第 24 届全国高中学生化学竞赛（省级赛区）试卷 2010 年 9 月 12 日 共 8 页 32-4 请对此试验结果作一简短评论。第 3 题 (7 分) 早在 19 世纪人们就用金属硼化物与碳反响得到了碳化硼。它是迄今已知的除金刚石与氮化硼外最硬的固体。1930 年确定了它的志向化学式。左下图是 2007 年发表的一篇探讨论文给出的碳化硼晶胞简图。3-1 该图给出了晶胞中的全部原子，除“三原子”（中心原子与与其相连的 2 个原子）外，晶胞的其余原子都是 B12 多面体中的 1 个原子，B12 多面体的其他原子都不在晶胞内，均未画出。图中原子旁的短棍表示该原子与其他原子相连。若上述“三原子”都是碳原子，写出碳化硼的化学式。3-2 该图有什么旋转轴？有无对称中心与镜面？若有，指出个数及它们在图中的位置（未指出位置不得分）。3-3 该晶胞的形态属于国际晶体学结合会在 1983 年定义的布拉维系七种晶胞中的哪一种？（注：国际晶体学结合会已于 2002 年改称 Bravais systems 为 lattice systems, 后者尚无中文译名。）第 4 题 (8 分)4-1 分别将 O2、KO2、BaO2 与 O2AsF6填入与 OO 键长相对应的空格中。OO 键长 112 pm 121 pm 128 pm 149 pm化学式4+，其 OO 的键长4-2 在协作物 A 与 B 中，O2 为配体与中心金属离子配位。A 的化学式为Co2O2(NH3)10为 147 pm；B 的化学式为 Co(bzacen)PyO2，其 OO 的键长为 126 pm，Py 是吡啶(C5H5N)，bzacen 是四齿配-)=CHC(CH体 C6H5C(O 3)=NCH22。B 具有室温吸氧，加热脱氧的功能，可作为人工载氧体。画出 A 与B 的构造简图（图中必需明确说明 OO 与金属离子间的空间关系），并分别指出 A 与 B 中 Co 的氧化态。协作物 A B构造简图Co 的氧化态中国化学会第 24 届全国高中学生化学竞赛（省级赛区）试卷 2010 年 9 月 12 日 共 8 页 4第 5 题 ( 11 分) 把红热的玻棒插入橙红色固体 A 中，A 受热后喷射出灰绿色粉末 B 与无色无味气体 C。镁在 C 中加热生成灰色固体 D。B 在过量的 NaOH 溶液中加热溶解，得到绿色溶液 E。将适量 H2O2 参加 E 中，加热，得到黄色溶液 F。F 酸化后变为橙色溶液 G。向 G 中参加 Pb(NO3)2 溶液，得到黄色沉淀 H。5-1 写出 A、B、C、D、E、F、G 与 H 的化学式。A B C DE F G H5-2 写出由 E 转变为 F，F 转变为 G，G 转变为 H 的离子方程式。E 转变为 FF 转变为 GG 转变为 H5-3 A 中的金属元素 M 可以形成 MO2 与 ZnM2O4, 它们均为磁性材料，广泛用于制作磁带与磁盘。分别写出MO2 与 ZnM2O4 中 M 的价电子组态。5-4 A中的金属元素 M 可以形成不同形式的羰基化合物或者羰基阴离子，依据18 电子规则画出Na2M2(CO)10的阴离子构造，指出 M 的氧化态。第 6 题（8 分）在我国青海、西藏等地有很多干枯盐湖盛产一种钠盐 Q。Q 为一种易溶于水的白色固体。Q的水溶液用硫酸酸化，得到弱酸X。X为无色小片状透亮晶体。X与甲醇在浓硫酸存在下生成易挥发的E。E在空气中点燃呈现绿色火焰。E 与 NaH 反响得到易溶于水的白色固态化合物 Z（分子量 37.83）。6-1 写出由 Q 得到 X 的离子方程式。6-2 写出 X 在水中的电离方程式。6-3 写出 X 与甲醇在浓硫酸存在下生成 E 的化学方程式。6-4 写出 E 燃烧反响的化学方程式。6-5 写出由 E 与 NaH 制备 Z 的化学反响方程式。6-6 Z 在水溶液里的稳定性与溶液 pH 有关，pH 越大越稳定。为什么？中国化学会第 24 届全国高中学生化学竞赛（省级赛区）试卷 2010 年 9 月 12 日 共 8 页 56-7 近年来，用 Z 与过氧化氢构建一种新型碱性电池已成为热门的探讨课题。该电池放电时，每摩尔 Z 释放8 摩尔电子，标准电动势大于 2 V。写出这种电池放电反响的离子方程式。第 7 题 (13 分) 分子筛是一种自然或人工合成的泡沸石型水合铝硅酸盐晶体。人工合成的分子筛有几十种，皆为骨架型构造，其中最常用的是 A 型、X 型、Y 型与丝光沸石型分子筛，化学组成可表示为MmAlpSiqOn(p+q)·xH2O。7-1 Si4+、Al3+ 与 O2- 的离子半径分别为 41 pm、50 pm 与 140 pm，通过计算说明在水合铝硅酸盐晶体中 Si4+3+ 各占据由氧构成的何种类型的多面体空隙。与 AlSi4+ Al3+7-2 上述化学式中的 n 等于多少？说明理由。若 M 为 2 价离子，写出 m 与 p 的关系式。7-3 X 光衍射测得 Si-O 键键长为 160 pm。此数据说明什么？如何理解？7-4 说明以下事实的缘由： 硅铝比（有时用 SiO2/Al2O3 表示）越高，分子筛越稳定；最小硅铝比不小于 1。7-5 人 工 合 成 的 A 型 分 子 筛 钠 盐 ， 属 于 立 方 晶 系 ， 正 当 晶 胞 参 数 a 2464 pm ， 晶 胞 组 成 为5 Pa、700oC 加热 6 小时将结晶水完全除去，得Na96Al96Si96O384·xH2O。将 811.5 克该分子筛在 1.01325×10到 798.6 升水蒸气（视为志向气体）。计算该分子筛的密度 D。中国化学会第 24 届全国高中学生化学竞赛（省级赛区）试卷 2010 年 9 月 12 日 共 8 页 6第 8 题 ( 6 分) 在 25与 101.325kPa 下，向电解池通入 0.04193 A 的恒定电流，阴极（Pt，0.1 mol L-1 HNO3）放出氢气，阳极（Cu，0.1 mol L-1 NaCl）得到 Cu2+。用 0.05115 mol L-1 的 EDTA 标准溶液滴定产生的 Cu2+，消耗了 53.12 mL。8-1 计算从阴极放出的氢气的体积。8-2 计算电解所需的时间(以小时为单位)。第 9 题 (11 分)9-1 画出下列转换中 A、B、C 与 D 的构造简式（不要求标出手性）。1. Mg/苯1. LiAlH4回流 无水醚A (C14H26O4) B (C12H22O2) C (C12H24O2) D (C12H22Br2)2. H2O 2. H2OA B C D9-2 画出下列两个转换中产物 1、2 与 3 的构造简式，并简述在一样条件下反响，对羟基苯甲醛只得到一种产物，而间羟基苯甲醛却得到两种产物的缘由。CHOCH3(CH2)11Br, K2CO3丙酮，回流OH1中国化学会第 24 届全国高中学生化学竞赛（省级赛区）试卷 2010 年 9 月 12 日 共 8 页 7CHOCH3(CH2)11Br, K2CO3+丙酮，回流OH2 3缘由：第 10 题 ( 7 分) 灰黄霉素是一种抗真菌药，可由 A 与 B 在三级丁醇钾/三级丁醇体系中合成，反响式如下：OCH3 OCH3OO OOCH3+H3COC CCCH CHCH3(CH3)3COK/ (CH3)3COHCH3 OH3COO O H3COHCl ClA B 灰黄霉素10-1 在下面灰黄霉素构造式中标出不对称碳原子的构型。OCH3OOCH3CH3 OH3COOHCl10-2 写出全部符合下列两个条件的 B 的同分异构体的构造简式： 苯环上只有两种化学环境不同的氢； 分子中只有一种官能团。B 的同分异构体：10-3 写出由 A 与 B 生成灰黄霉素的反响名称。第 11 题 ( 9 分) 化合物 A 由碳、氢、氧三种元素组成，分子量 72，碳的质量分数大于 60%。A 分子中的碳原子均为 sp3 杂化。A 与 2-苯基乙基溴化镁在适当条件下反响后经水解生成 B。B 在质子酸的催化作用下生中国化学会第 24 届全国高中学生化学竞赛（省级赛区）试卷 2010 年 9 月 12 日 共 8 页 8成 C。经测定 B 分子只含 1 个不对称碳原子，其构型为 R。请依据上述信息答复下列问题：11-1 写出 A 的分子式。11-2 画出 A、B 与 C 的构造简式（列出全部可能的答案）。A B C11-3 简述由手性化合物 B 合成 C 时手性能否被保存下来的理由。