化学奥林匹克竞赛培训试题及答案2.pdf

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1、中学生化学奥林匹克竞赛培训试题（时间：3 小时 满分：110 分）题 号1234567891011共满 分1661581015109948110得分H1.008相对原子质量He4.003Li6.941Be9.012B10.81C12.01N14.01O16.00F19.00Ne20.18Na22.99Mg24.31Al26.98Si28.09P30.97S32.07Cl35.45Ar39.95K39.10Ca40.08Sc44.96Ti47.88V50.94Cr52.00Mn54.94Fe55.85Co58.93Ni58.69Cu63.55Zn65.39Ga69.72Ge72.61As74.9

2、2Se78.96Br79.90Kr83.80Rb85.47Sr87.62Y88.91Zr91.22Nb92.91Mo95.94Tc98Ru101.1Rh102.9Pd106.4Ag107.9Cd112.4In114.8Sn118.7Sb121.8Te127.6I126.9Xe131.3Cs132.9Ba137.3LaLuHf178.5Ta180.9W183.8Re186.2Os190.2Ir192.2Pt195.1Au197.0Hg200.6Tl204.4Pb207.2Bi209.0Po210At210Rn222Fr223Ra226AcLaRfDbSgBhHsMtDsLa 系La138.9Ce

3、140.1Pr140.9Nd144.2Pm144.9Sm150.4Eu152.0Gd157.3Tb158.9Dy162.5Ho164.9Er167.3Tm168.9Tb173.0Lu175.01-1 完成下表：（12 分）SF4Fe(CO)5画出分子空间结构指出中心离子杂化方式sp3ddsp3指出离子中的对称元素C22VC33C23Vh S31-2 已知电对(A/A)(B+/B)(C2+/C)，比较还原剂的还原能力。 （2 分）FeCOCOOCOCCOSFFFF第 1 页 共 12 页CBA1-3 写出 SiF4与 SiCl4水解的化学方程式。 （2 分）3SiF4+4H2O=H4SiO4+2

4、H2SiF6SiCl4+4H2O=H4SiO4+4HCl2、EDTA 的 4 个酸常数分别为 1.0102、2.1103、6.9107、5.51011。0.020 mol/L 20.00 mLNa2H2Y 溶液用同浓度的 CaCl2溶液进行滴定，滴定到终点时，溶液的 pH 值变化了多少？已知 K稳(CaY2)=5.01021。 （6 分）滴定前：两性物质，K1=2.1103、K2=6.9107。c=0.020 mol/L。H+=K1(K2c+Kw)/(c+K1)1/2=3.62105。pH=4.44滴定后：Ca2+H2Y2=CaY2+2H+设平衡时Ca2+=x mol/L。 x x 0.010

5、 x 0.0202x+3.62105该反应平衡常数 K=K稳(CaY2)K3K4=1.9105x=4.6106故H+=0.020 mol/L，pH=1.70pH=2.743、 将 CoCl2、KCl、KO2于液氨中放置一天，得到一红色晶体 A 和棕黄色晶体B，A 和 B 的元素分析结果见表 1，吸收光颜色、波长与互补色之间的对应关系见表 2。表 1：A 和 B 的元素分析物质CoNHA26.55%28.40%5.86%B23.69%28.16%6.08%表 2：吸收光颜色、波长与互补色之间的对应关系波长 ( nm ) 和吸收的颜色补色400 (紫)黄绿450 (蓝)黄490 (蓝绿)橙500

6、(绿)红570 (黄绿)紫580 (黄)蓝600 (橙)蓝绿650 (红)绿实验 1：0.8182 g 化合物 A 溶于 100.0 g 水配成溶液，将该溶液等分成两份，一第 2 页 共 12 页份加过量 AgNO3溶液得到 0.5284 g 白色沉淀；另一份测得其凝固点为0.1714 oC。已知水的凝固点降低常数为 1.860 kg.K.mol1。实验 2：质谱结果表明 B 的分子量比 A 大 53.492。晶体结构测得 A 中 O-O 键长为 132 pm，B 中 O-O 键长为 131 pm。实验 3：0.8256 g 化合物 B 的 100 mL 水溶液经过 H型阳离子交换树脂，得到的

7、溶液用 0. 2120 mol/L 的 NaOH 溶液进行滴定，消耗 NaOH 溶液 39.14 mL。3-1 已知 A、B 均为八面体构型，写出 A、B 的化学式。 （4 分）根据元素分析得到A：Co：N：H=2：9：26，设为 Co2N9H26ClxOy，35.45x+16y=39.19258.9326.55=173.97x=4, y=2即 A 为 Co2N9H26Cl4O2，经实验测定外界有 4 个 Cl，凝固点降低实验证实分子量，故 A 的化学式为：Co2(O2)(NH3)8(NH2)Cl4根据元素分析得到 B 为 Co2N10H30Cl5O2，由于 O-O 参与配位，配离子带 5 个

8、正电荷，故外界有 5 个 Cl。故 B 的化学式为Co2(O2)(NH3)10Cl53-2 写出合成 A、B 的化学反应方程式。 （2 分）6CoCl2+5KO2+3KCl+30NH3=4K2O+3Co2(O2)(NH3)8(NH2)Cl4+3NH4Cl6CoCl2+5KO2+3KCl+30NH3=4K2O+3Co2(O2)(NH3)10Cl53-3 画出 A、B 的可能结构。指出 A、B 中 Co 的氧化态、杂化方式、核外电子构型。 （7 分）A、B 中 Co 的氧化态均为+3，杂化方式均为 d2sp3，核外电子构型均为Ar3d6。H3NCoNH3NH3OOCoNH3NH3NH2H3NH3N

9、H3NCoNH3NH3H3NNH3ONH3OH3NNH3NH3CoH3N5+H3N+4第 3 页 共 12 页3-4 物质 A 的分裂能为多少 kJ/mol？NA=6.021023 mol1，h=6.631034 Js，c=3.00108 ms1。 （2 分）239 kJ/mol4（8 分）分别将金属 A 与 B 加热熔化后，在大气中自然冷却，A 与 B 的冷却曲线如右图所示。（1） 请根据右图曲线估读出 A 和 B的熔点温度；（2） 若在金属 B 中加入少量金属A，加热熔融后在大气中自然冷却，请在右图中示性的画出该体系的冷却曲线，说明理由；（3） 若将 A 作成纳米材料，其熔点将怎样变化，并

10、请说明理由；（4） 用高分辨电子显微镜测得纳米金属 A 的平均粒径为 2.4 nm，已知金属 A 的密度为 8.642 g cm3，原子量为 112.4， 请估算每颗纳米 A 所含原子个数，并指出该纳米金属是否为满壳球堆积（注：满壳堆积符合幻数规则：Nn = 10n2 + 2）答案：（1） 熔点 A：596K，B: 546K (估读误差2K； 2（2） 曲线在 B 下面（熔点低于 B）,当 B 溶剂中含有 A 时，其凝固点（熔点）会下降；2 （3） 若将 A 作成纳米材料，其熔点将下降，因为纳米材料中露在表面的原子较多，金属键少于大块晶体，晶格能会降低。2（4）309343MLrN , 2 当

11、 n = 4 时， N = 1 + 12 + 42 + 92 + 162 = 309 符合满壳堆积。25由甲苯、苯及必要的原料和试剂制备间苯甲酰基甲苯，再由间苯甲酰基甲苯合成消炎镇痛药酮基布洛芬（Ketoprofen） 。 （10 分）OCOOHCH3答案：024681012141618400450500550600650T/Kt/min AB第 4 页 共 12 页CH3HNO3H2SO4Fe,HClCH3NH2Br2CS2NaNO2HClCH3N2ClBrH3PO2CH3BrMg CO2(1)(2)H3OSOCl2CH3COClAlCl3OCH3OCOOHCH3OCH3NBSOCH2BrN

12、aCNOCH2CNEtOCOOEtNaOEtOCHCNCOOEtCH3INaOEtOCCNCOOEtCH3H3O（酮基布洛芬）6、以下是维生素 A 合成的一种重要方法：O +HC CHNH2/NH3(l)(1)(2)HAZn-CuOHBBrCO(1)EtO C C MgBr(2)HDH2/Pd-BaSO4OHOEtECHOCH3COCH3FH2SO4G(1) CH3CH2COOEt/EtONa(2)HH(2) H(1) BrMgCC C CHH3CCH2OMgBrIH2/Pd-BaSO4J(1) Ac2O(2) I2/PhH(3) H3OKBa(OH)2（1）写出上述反应中英文字母所代表的中间

13、产物及反应试剂的结构式。 （11 分）（2）写出 EF 的反应名称及 F 在硫酸作用下转变成 G 的反应机理。 （4 分）第 5 页 共 12 页答案：（1）A.B.C.D.E.F.G.H.IJKHC COHHBrCH3COCH2CO2Et/EtONaH3O COHC OEtH3O OOCH OCH2OHOHOHCH2OHCH2OH A1（2）由 E 变到 F 先是烯醚水解得醛，然后再进行碱性条件下的羟醛缩合。F 在硫酸的作用下变成 G 的机理如下：GOCH OHFOCH OH-H7、A 通过下列反应转化为 F。F 是一种无旋光性的化合物，用 NaBH4还原或与CH3MgI 反应均得到无旋光性

14、的产物。 （10 分）第 6 页 共 12 页C7H8HNO3H2SO4(浓 )KMnO4H+Fe + HClC7H7NO2NaNO2HClK2CO3- COC10H8NaC2H5OHKMnO4H+C2H5OHH+C14H18O4NaOC2H51) OH- / H2O2) H+ /C9H8O(A)(B)(C)(D)(E)(F)OC2H5OH7-1. 试推断 A、B、C、D、E、F 的结构：（6 分）A ； B ；C ； D ；E ； F 。7-2. （B）在与 NaNO2 + HCl 作用后，所得产物在弱碱性条件下形成活性中间体 G。中间体 G 被O俘获生成 C，该反应名称为 反应。（1 分）

15、7-3. 试解释活性中间体 G 具有高反应活性的原因（3 分）： 。7、 （本大题共 10 分）7-1. A、B、C、D、E、F 的结构：（每个 1 分，本问共 6 分）CH3COOHNH2OCH2CO2C2H5CH2CO2C2H5OACDEFB7-2. Diels-Alder （或 D-A、狄尔斯-阿尔德） 反应。 （本问 1 分）7-3. G 具有高反应活性的原因（本问 3 分）： 在苯炔分子中，两个三键碳之间，有一个由 sp2轨道侧面交盖而形成的键（与苯环大垂直） （计 2 分） ，由于这种重叠程度较小，是一种较弱的键，比普通碳碳三键弱得多，因此反应活性强(计 1 分)。 。第 7 页

16、共 12 页8、黄铜矿是最重要的铜矿，全世界的 2/3 的铜是由它提炼的。回答下列问题：8-1 右图为黄铜矿的晶胞。计算晶胞中各种原子的数目：Cu Fe S 写出黄铜矿的化学式 （4 分） 8-2 在高温下，黄铜矿晶体中的金属离子可以发生迁移。若铁原子与铜原子发生完全无序的置换，可将它们视作等同的金属离子; 此时硫原子作什么类型的堆积？ 金属原子占据什么类型的空隙？ 该空隙被金属原子占据的分数是多少？ （3 分）8-3 黄铜矿晶体的密度是多少？ （晶胞参数：a=524 pm，c=1030 pm；相对原子量：Cu 63.5 Fe 55.84 S 32.06）（2 分） 8、黄铜矿是最重要的铜矿，

17、全世界的 2/3 的铜是由它提炼的。回答下列问题：8-1 右图为黄铜矿的晶胞。计算晶胞中各种原子的数目：Cu 4 Fe 4 S 8 写出黄铜矿的化学式 CuFeS2 8-2 在高温下，黄铜矿晶体中的金属离子可以发生迁移。若铁原子与铜原子发生完全无序的置换，可将它们视作等同的金属离子; 此时硫原子作什么类型的堆积？ 立方面心 金属原子占据什么类型的空隙？ 四面体 该空隙被金属原子占据的分数是多少？ 50% 8-3 黄铜矿晶体的密度是多少？ 4.31 g/cm3 （晶胞参数：a=52.4pm，c=103.0pm；相对原子量：Cu 63.5 Fe 55.84 S 32.06） 9、沸石分子筛是重要的

18、石油化工催化材料。右图是一种沸石晶体结构的一部分，其中多面体的每一个顶点均代表一个 T 原子（T 可为 Si 或 Al） ，每一条边代表一个氧桥（即连接两个 T 原子的氧原子） 。第 8 页 共 12 页该结构可以看成是由 6 个正方形和 8 个正六边形围成的凸多面体（称为 笼） ，通过六方柱笼与相邻的四个 笼相连形成的三维立体结构。 9-1 完成下列问题：（5 分）1 若将每个 笼看作一个原子，六方柱笼看作原子之间的化学键，上图可以简化成什么结构？ 2 该沸石属于十四种布拉维点阵类型中的哪一种？ 指出其晶胞内有几个 笼。 3 假设该沸石骨架仅含有 Si 和 O 两种元素，写出其晶胞内每种元素

19、的原子数。 4 已知该沸石的晶胞参数 a = 2.34 nm，该沸石的晶体密度为 （相对原子质量：Si: 28.0 O: 16.0）9-2 方石英和上述假设的全硅沸石都由硅氧四面体构成，右图为方石英的晶胞示意图。Si-O键长为 0.162 nm1 方石英的晶体密度为 2 比较沸石和方石英的晶体密度来说明沸石晶体的结构特征为 。 （2 分）9-3 一般沸石由负电性骨架和骨架外阳离子构成，利用骨架外阳离子的可交换性，沸石可以作为阳离子交换剂或质子酸催化剂使用。下图为沸石的负电性骨架示意图： AlSiSiOOOOOOOOOOM请在答题纸的图中画出上图所示负电性骨架结构的电子式。 （2 分）第 9 页

20、 共 12 页9、沸石分子筛是重要的石油化工催化材料。右图是一种沸石晶体结构的一部分，其中多面体的每一个顶点均代表一个 T 原子（T 可为 Si 或 Al） ，每一条边代表一个氧桥（即连接两个 T 原子的氧原子） 。该结构可以看成是由 6 个正方形和 8 个正六边形围成的凸多面体（称为 笼） ，通过六方柱笼与相邻的四个 笼相连形成的三维立体结构。 9-1 完成下列问题：1 若将每个 笼看作一个原子，六方柱笼看作原子之间的化学键，上图可以简化成什么结构？ 金刚石型 2 该沸石属于十四种布拉维点阵类型中的哪一种？ 立方面心 指出其晶胞内有几个 笼。 8 3 假设该沸石骨架仅含有 Si 和 O 两种

21、元素，写出其晶胞内每种元素的原子数。 192,384 4 已知该沸石的晶胞参数 a = 2.34 nm，该沸石的晶体密度为 1.49 （相对原子质量：Si: 28.0 O: 16.0）9-2 方石英和上述假设的全硅沸石都由硅氧四面体构成，右图为方石英的晶胞示意图。Si-O键长为 0.162 nm AED=109o281 方石英的晶体密度为 1.90 kg/dm3 2 比较沸石和方石英的晶体密度来说明沸石晶体的结构特征为 多孔 。9-3 一般沸石由负电性骨架和骨架外阳离子构成，利用骨架外阳离子的可交换性，沸石可以作为阳离子交换剂或质子酸催化剂使用。下图为沸石的负电性骨架示意图： 第 10 页 共

22、 12 页AlSiSiOOOOOOOOOOM请在答题纸的图中画出上图所示负电性骨架结构的电子式（用“”表示氧原子提供的电子，用“”表示 T 原子提供的电子，用“*”表示所带负电荷提供的电子） 。10、 （4 分）将 5 mmol 乙二胺四乙酸(H4Y)加入到 1 L 5.010-3 molL-1乙二胺四乙酸钠(Na4Y)和 5.010-3 molL-1 NaOH 溶液中。计算溶液的 pH 和乙二胺四乙酸五种形式的浓度之比(忽略 H5Y+和 H6Y2+) (H4Y 的 lg1lg4分别是 10.26，16.42，19.09 和 21.09) 答案：混合后溶液中： 总 Y 为 5+510-3100

23、0=10 (mmol) 总 H+为 54-510-31000=15 (mmol) 2 H+与 Y4-反应生成 5 mmol HY， 5 mmol H2Y， (K2= = 106.16 ) 1 H2Y 1 1 H+ = = = = 10-6.16 HYK2 K2 106.16 pH = 6.16 Y：HY ：H2Y ：H3Y ：H4Y = 1： H+1：H+22：H+33：H+44 = 1：10-6.16+10.26：10-12.32+16.42：10-18.48+19.09：10-24.64+21.09 = 1：10+4.10：10+4.10：100.61：10-3.56 11、(8 分)设一溶液含两种弱酸，HA 和 HL。HA 和 HL 的浓度分别为 0.020 和0.010 molL-1。11-1(3 分)画出浓度对数图(logc 对 pH)，在图上确定溶液的 pH。第 11 页 共 12 页11-2（2 分）计算溶液的 pH。(HA 及 HL 的电离常数分别为 1.010-4及 1.010-7)试题 2 答案：11-1pH=2.852-2 pH=2.86第 12 页 共 12 页