2015年第29届、2016年第30届中国化学奥林匹克(初赛)试题及答案(WORD版).docx

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1、第29届中国化学奥林匹克初赛试题及答案第1题（8分）写出下列各化学反响的方程式。1-1将热的硝酸铅溶液滴入热的铬酸钾溶液产生碱式铬酸铅沉淀Pb2(OH)2CrO4。1-2向含氰化氢的废水中参加铁粉和K2CO3制备黄血盐K4Fe(CN)63H2O。1-3酸性溶液中，黄血盐用KMnO4处理，被彻底氧化，产生NO3和CO2。1-4在水中，Ag2SO4与单质S作用，沉淀变为Ag2S，分别，所得溶液中加碘水不褪色。第2题(12分)2-1试验室现有试剂：盐酸，硝酸，乙酸，氢氧化钠，氨水。从中选择一种试剂，分别分别以下各组固体混合物（不要求复原，括号内数据是溶度积），指出溶解的固体。(1)CaCO3(3.4

2、10-9)和CaC2O4(2.310-9)(2)BaSO4(1.110-10)和BaCrO4(1.110-10)(3)Zn(OH)2(3.010-17)和Ni(OH)2(5.510-16)(4)AgCl(1.810-10)和Agl(8.510-17)(5)ZnS(2.510-22)和HgS(1.610-52)2-2在酸化的KI溶液中通入SO2，视察到溶液变黄并出现混油(a)，接着通SO2，溶液变为无色(b)，写出与现象a和b相对应所发生反响的方程式。写出总反响方程式(c)，指出KI在反响中的作用。2-3分子量为4000的聚乙二醇有良好的水溶性，是一种缓泻剂，它不会被消化道汲取，也不会在体内转化

3、，却能使肠道保持水分。2-3-1以下哪个构造简式代表聚乙二醇？2-3-2聚乙二醇为何能保持肠道里的水分？2-3-3聚乙二醇可由环氧乙烷在酸性条件下聚合而成，写出反响式。第3题(10分)3-1早在19世纪初期，法国科学家Dulong和Petit测定比热时，发觉金属的比热(cm)与其原子量的乘积近似为常数6calg-1-1(1cal=4.18J)。当时已知的原子量数据很少，因此，可利用比热推算原子量，进而采纳其他方法分析得到更准确的原子量。3-1-1将40.Og金属M块状样品加热到100，投入50.0g温度为15.2的水中，体系的温度为17.2。推算该金属的摩尔质量。3-1-2取金属M的粉末样品l

4、.000g，加热与氧气充分反响，得氧化物1.336g。计算该金属的摩尔质量，推想其氧化物的化学式（金属与氧的比例为简洁整数比）。3-1-3M是哪种金属3-2电解法消费铝须用纯洁的氧化铝。铝矿中常含石英、硅酸盐等杂质，需预先除去。在拜耳法处理过程中，硅常以硅铝酸盐(Na6A16Si5O225H2O)“泥”的形式沉积下来。现有一种含10.0%（质量）高岭土(A12Si2O72H2O)的水铝石Al(OH)3原料，计算纯化处理中铝的损失率。第4题（8分）腐殖质是土壤中构造困难的有机物，土壤肥力与腐殖质含量亲密相关。可采纳重铬酸钾法测定土壤中腐殖质的含量：称取0.1500克风干的土样，参加5mL0.10

5、molL-lK2Cr2O7的H2SO4溶液，充分加热，氧化其中的碳（CCO2，腐殖质中含碳58%，90%的碳可被氧化）。以邻菲罗啉为指示剂，用0.1221molL-l的(NH4)2SO4FeSO4溶液滴定，消耗10.02mL。空白试验如下：上述土壤样品经高温灼烧后，称取同样质量，采纳一样的条件处理和滴定，消耗(NH4)2SO4FeSO4溶液22.35mL。4-1写出在酸性介质中K2Cr2O7将碳氧化为CO2的方程式。4-2写出硫酸亚铁铵滴定过程的方程式。4-3计算土壤中腐殖质的质量分数。第5题（8分）有一类复合氧化物具有奇妙的性质：受热密度不降反升。这类复合氧化物的志向构造属立方晶系，晶胞示意

6、图如右。图中八面体中心是锆原子，位于晶胞的顶角和面心；四面体中心是钨原子，均在晶胞中。八面体和四面体之间通过共用顶点（氧原子）连接。锆和钨的氧化数分别等于它们在周期表里的族数。5-1写出晶胞中锆原子和钨原子的数目。5-2写出这种复合氧化物的化学式。5-3晶体中，氧原子的化学环境有几种？各是什么类型？在一个晶胞中各有多少？5-4己知晶胞参数a=0.916nm，计算该晶体的密度（以gcm-3为单位）。第6题（7分）最近报道了一种新型可逆电池。该电池的负极为金属铝；正极为(CnAlCl4)，式中Cn表示石墨；电解质为烃基取代咪唑阳离子(R+)和AlC14阴离子组成的离子液体。电池放电时，在负极旁边形

7、成双核协作物。充放电过程中离子液体中的阳离子始终不变。6-1写出电池放电时，正极、负极以及电池反响方程式。6-2该电池所用石墨按如下方法制得：甲烷在大量氢气存在下热解，所得碳沉积在泡沫状镍模板外表。写出甲烷热解反响的方程式。采纳泡沫状镍的作用何在？简述理由。6-3写出除去制得石墨后的镍的反响方程式。6-4该电池的电解质是将无水三氯化铝溶入烃代咪唑氯化物离子液体中制得，写出方程式。第7题（8分）7-1在如下反响中，反响前后钒的氧化数和配位数各是多少？N-N键长如何改变？7-2单晶衍射试验证明，协作物Cr3O(CH3CO2)6(H2O)3Cl8H2O中，3个铬原子的化学环境完全一样，乙酸根为桥连配

8、体，水分子为单齿配体。画出该协作物中阳离子的构造示意图。第8题（9分）金属A常用于铁的防护。A与氯气反响，生成易挥发的液态物质B，B和过量A反响生成具有复原性的物质C，C可以复原Fe3+；B和格氏试剂(C6H5MgBr)反响生成D(含元素A、碳和氢)。D和B反响得到E，E水解、聚合成链状的F并放出HCl。向B的盐酸溶液中通入H2S，得到金黄色沉淀G（俗名“金粉”），G溶于硫化铵溶液得到H。向C的盐酸溶液中通入H2S，得到黑色沉淀I，I可溶于多硫化铵溶液但不溶于硫化铵溶液。写出A-I的化学式。第9题（7分）Coniine是一种有毒生物碱，可以通过麻木呼吸系统导致死亡。致死量小于0.1g。公元前3

9、99年苏格拉底就是南于饮用了含coniine的混合物而被毒死的。Hofmann在1881年确定了Coniine分子式为C8H17N。将coniine彻底甲基化后接着Hofmann消退反响的产物为4S-(N,N-二甲基)-辛-7-烯-4-胺。9-1画出4S-(N,N-二甲基)-辛-7-烯-4-胺及其对映体的构造简式；9-2从Hofmann消退反响的结果可以确定Coniine具有哪些构造特征？并以此结果画出你所推断的coniine全部可能的构造简式。第10题(10分)当溴与l，3一丁二烯在环己烷溶液中发生加成反响时，会得到两个产物A和B（不考虑立体化学）。在-15时A和B的比例为62:38；而在2

10、5时A和B的比例为12:88。10-1画出化合物A和B的构造简式；并确定哪个为热力学稳定产物，哪个为动力学产物。10-2在室温下，A可以缓慢地转化为B。画出此转换过程的反响势能示意图和中问体的构造简式。10-3依据以上的探讨结果，确定以下反响的产物：第11题(13分)11-1Tropinone是一个莨菪烷类生物碱，是合成药物阿托品硫酸盐的中间体。它的合成在有机合成史上具有里程碑意义，开启了多组分反响的探讨。Tropinone的很多衍生物具有很好的生理活性，从而可以进展各种衍生化反响。在探讨tropinone和溴苄的反响中发觉：此反响的两个产物A和B可以在碱性条件下互相转换。因此，纯洁的A或B在

11、碱性条件下均会变成A和B的混合物。画出A、B以及二者在碱性条件下互相转换的中间体的构造简式。11-2高效绿色合成始终是有机化学家追求的目的，用有机化合物替代金属氧化剂是重要的研究方向之一。硝基甲烷负离子是一种温柔的有机氧化剂。画出硝基甲烷负离子的共振式（氮原子的形式电荷为正），并完成以下反响（写出全部产物）：参考答案第1题（8分）1-12Pb2+H2O+3CrO42Pb2(OH)2CrO4+Cr2O721-26HCN+Fe+2K2CO3K4Fe(CN)6+H2+2CO2+2H2O1-35Fe(CN)64+61MnO4+188H+5Fe3+30NO3+30CO2+61Mn2+94H2O1-43A

12、g2SO4+4S+4H2O3Ag2S+4H2SO4第2题(12分)2-1(1)乙酸，CaCO3溶解。(2)硝酸或盐酸，BaCrO4溶解。(3)NaOH，Zn(OH)2显两性，可溶。(4)氨水，AgCl 与 NH3作用形成 Ag(NH3)2+络离子而溶解。(5)盐酸或硝酸，ZnS溶解。2-22-2aSO2+6I+4H+2I3+S+2H2O或SO2+4I+4H+2I2+S+2H2O2-2bSO2+I3+H2OSO42+3I+4H+或SO2+I2+2H2OSO42+2I+4H+2-2c2H2O+3SO22SO42-+S+4H+KI起催化作用。2-32-3-1A2-3-2可以和水形成氢键。2-3-3第

13、3题(10分)3-13-1-1 40.0gcm(10017.2）=50.0g4.18Jg-1-1(17.215.2)cm=0.126Jg-1-1原子量：64.18Jg-1-1/(0.126Jg-1-1)=199摩尔质量为199gmol-13-1-2 设金属氧化物的化学式为 MnOm，其中：金属的摩尔数：1.000/199=5.0310-3(mol)氧的摩尔数：0.336/16.00=0.0210(mol)n:m=5.0310-3:0.0210=1:4.171:4,所以化学式应为MO4金属的摩尔质量1.336416.00/0.336416.00=190(gmol-1)3-1-3 Os 或 锇3-

14、2 设有100g原料样品，高岭土：100g10.0%/258.2gmol-1=0.0387mol铝：0.0774mol硅：0.0774mol水铝石：100g90.0%/78.00gmol-1=1.154mol铝的总摩尔数：1.231mol高岭土变成“泥”须要的铝：0.0774mol6/5=0.0929mol铝的损失率：0.0929mol/1.231mol=7.54%第4题（8分）4-12Cr2O72-+3C+16H+4Cr3+3CO2+8H2O或2K2Cr2O7+3C+8H2SO42K2SO4+2Cr2(SO4)3+3CO2+8H2O4-2Cr2O72-+6Fe2+14H+6Fe3+2Cr3+

15、7H2O或K2Cr2O7+6FeSO4+7H2SO43Fe2(SO4)3+Cr2(SO4)3+K2SO4+7H2O4-3土样经高温灼烧后，其中的腐殖质全部被除去，故空白试验和测定试验结果之差即为氧化腐殖质中的C所须要的Cr2O72-。土样测定中剩余的Cr2O72-：0.1221molL-110.02mL/6=0.2039mmol空白样品中测得的Cr2O72-：0.1221molL-122.35mL/6=0.4548mmol被氧化的C：(0.4548-0.2039)mmol3/2=0.3764mmol腐殖质中总碳量：0.3764mmol/0.90=0.418mmol折合的腐殖质质量：0.418m

16、mol12.0gmol-1/58%=8.65mg土壤中腐殖质含量：8.6510-3g/0.1500g100%=5.8%腐殖质%1/63/2(22.35-10.02)1030.122112.01/58%90%0.1500100%=5.8%第5题（8分）5-1 4个锆原子，8个钨原子。5-2 ZrW2O85-3氧原子有两种类型桥氧和端氧桥氧24个，端氧8个5-4 DzM/(VcNA)4(91.22+183.82+16.008)gmol-1/(VcNA)=4586.8gmol-1/(0.91631021cm36.0221023mol-1)=5.07gcm-3第6题（7分）6-1正极：CnAlCl4+

17、eAlCl4+Cn负极：Al+7AlCl44Al2Cl7+3e电池反响：Al+3CnAlCl4+4AlCl44Al2Cl7+3Cn6-2CH4C+2H2可以促进甲烷热解(1)，使得所得石墨具有多孔特性(2)，有利于保持电池的可逆性能(3),抑制充放过程中正极的体积改变(4)。6-3Ni+2H+Ni2+H26-4AlCl3+R+ClR+AlCl4第7题（8分）7-1 钒的氧化数：反响前为 +3； 反响后为 +1钒的配位数: 反响前为 7； 反响后为 6N-N 键长变长7-2第8题（9分）ASnBSnCl4CSnCl2DSn(C6H5)4ESn(C6H5)2Cl2FGSnS2HSnS32-ISnS

18、第9题（7分）9-14S-(N,N-二甲基)-辛-7-烯-4-胺的构造简式：4R-(N,N-二甲基)-辛-7-烯-4-胺的构造简式：9-2coniine的构造特征：环状的二级胺coniine 可能的构造简式：第10题(10分)10-1A的构造简式：动力学产物B 的构造简式：热力学稳定产物10-2如右图10-3全部产物的构造简式：第11题(13分)第30届中国化学奥林匹克（初赛）试题第1题（8分）1-1离子化合物A2B由四种元素组成，一种为氢，另三种为第二周期元素。正、负离子皆由两种原子构成且均呈正四面体构型。写出这种化合物的化学式。1-2对碱金属Li、Na、K、Rb和Cs，随着原子序数增加以下

19、哪种性质的递变不是单调的？简述缘由。（a）熔沸点（b）原子半径（c）晶体密度（d）第一电离能1-3保险粉(Na2S2O4.2H2O)是重要的化工产品，用处广泛，可用来除去废水(pH8)中的Cr()，所得含硫产物中硫以S()存在。写出反响的离子方程式。1-4 化学合成的成果常须要肯定的时间才得以应用于日常生活。例如，化合物A合成于1929年，至1969年才被用作牙膏的添加剂和补牙填充剂成分。A是离子晶体，由NaF和NaPO3在熔融状态下反响得到。它是易溶于水，阴离子水解产生氟离子和对人体无毒的另一种离子。1-4-1 写出合成A的反响方程式。1-4-2 写出A中阴离子水解反响的离子方程式。第2题(

20、9分) 鉴定NO3离子的方法之一是利用“棕色环”现象：将含有NO3的溶液放入试管，参加FeSO4，混匀，然后顺着管壁参加浓硫酸，在溶液的界面上出现“棕色环”。分别出棕色物质，探讨发觉其化学式为Fe(NO)(H2O)5SO4。该物质显顺磁性，磁矩为3.8B(玻尔磁子)，未成对电子分布在中心离子四周。2-1 写出形成“棕色环”的反响方程式。2-2 推出中心离子的价电子组态、自旋态(高或低)和氧化态。2-3 棕色物质中的NO的键长与自由NO分子中N-O键长相比，变长还是变短？简述理由。第3题(13分)3-1新奇心是科学开展的内在动力之一。P2O3和P2O5是两种经典的化合物，其分子构造已经确定。自然

21、而然会有如下问题：是否存在磷氧原子比介于二者之间的化合物？由此动身，化学家合成并证明了这些中间化合物的存在。3-1-1写出这些中间化合物的分子式。3-1-2画出其中具有2重旋转轴的分子的构造图。依据键长不同，将P-O键分组并用阿拉伯数字标出（键长一样的用同一个数字标识）。比拟键角 O-P()-O和O-P()-O的大小。3-2 NH3分子在独立存在时H-N-H键角为106.7。右图上Zn(NH3)62+离子的局部构造以及H-N-H键角的测量值。说明协作物中H-N-H键角变为109.5的缘由。3-3量子化学计算预料未知化合物是现代化学开展的途径之一。2016年2月有人通过计算预言铁也存在四氧化物，

22、其分子构型是四面体，但该分子中铁的氧化态是+6而不是+8。3-3-1写出该分子中铁的价电子组态。3-3-2画出该分子构造的示意图（用元素符号表示原子，用短线表示原子间的化学键）。第4题（10分）固体电解质以其在电池、传感器等装置中的广泛应用而备受关注。现有一种由正离子An+、Bm+和负离子X组成的无机固体电解质，该物质50.7上形成无序构造（高温相），50.7以下变为有序构造（低温相），二者构造示意见右图。图中浅色球为负离子；高温相中的深色球为正离子或空位；低温相中的大深色球为An+离子，小深色球为Bm+离子。4-1推出这种电解质的化学式，写出n和m的值。4-2温度改变会导致 晶体在立方晶系和

23、四方晶系之间转换，上述哪种晶相属于立方晶系？4-3写出负离子的积累方式及形成的空隙类型。指出正离子占据的空隙类型及占有率。4-4高温相具有良好的离子导电性，这源于哪种离子的迁移？简述导电性与构造的关系。第5题（8分）化学式为MOxCly的物质有氧化性，M为过渡金属元素，x和y均为正整数。将2.905g样品溶于水，定容至100mL。移取20.00mL溶液，参加稀硝酸和足量的AgNO3，分别得到白色沉淀1.436g。移取溶液20.00mL，参加适量硫酸，以N-苯基邻氨基苯甲酸作指示剂，用标准硫酸亚铁溶液滴定至终点，消耗3.350mmol。已知其中阳离子以MOxy+存在，推出该物质的化学式，指出M是

24、哪种元素。写出硫酸亚铁铵溶液滴定MOxy+的离子反响方程式。第6题（14分）N2O4和NO2的互相转化N2O4（g）=2NO2（g）是探讨化学平衡问题的常用体系。已知该反响在295K和315K温度下平衡常数Kp分别为0.100和0.400。将肯定量的其他充入一个带活塞的特制容器，通过活塞挪动使体系总压恒为1bar（1bar=100kPa）。6-1计算295K下体系达平衡时N2O4和NO2的分压。6-2将上述体系温度升至315K，计算达平衡时N2O4和NO2的分压。6-3计算恒压下体系分别在315K和295K达平衡时的体积比及物质的量之比。6-4保持恒压条件下，不断上升温度，体系中NO2分压最大

25、值的理论趋近值是多少（不考虑其他反响）？依据平衡关系式给出证明。6-5上述体系在保持恒外压的条件下，温度从295K升至315K,下列说法正确的是：（a）平衡向左挪动（b）平衡不挪动（c）平衡向右挪动（d）三者均有可能6-6与体系在恒容条件下温度从295K升至315K的改变相比，恒压下体系温度上升，下列说法正确的是（简述理由，不要求计算）：（a）平衡挪动程度更大（b）平衡挪动程度更小（c）平衡挪动程度不变（d）三者均有可能第7题（8分）乙醇在醋酸菌作用下被空气氧化是制造醋酸的有效方法，然而这一传统过程远远不能满意工业的需求。目前工业上多采纳甲醇和一氧化碳反响制备醋酸：CH3OH+COCH3COO

26、H。第9族元素（Co，Rh，Ir）的一些协作物是上述反响良好的催化剂。以Rh(CO)2I2-为催化剂、以碘甲烷为助催化剂合成乙酸（Monsanto法）的示意图如下：7-1在催化剂循环中，A和碘甲烷发生氧化加成反响，变为B。画出B及其几何异构体B1的构造示意图。7-2分别写出化合物A和D中铑的氧化态及其四周的电子数。7-3写出由E生成醋酸的反响式（E须用构造简式表示）。7-4当上述醋酸合成过程的催化剂改为Ir(CO)2I2-，被称作Cativa法。Cativa法催化循环过程与Monsanto法类似，但中间题C和D（中心离子均为Ir）有差异，缘由在于：由B（中心离子为Ir）变为C，发生的CO取代I

27、-的反响；由C到D过程中则发生甲基迁移。画出C的面式构造示意图。第8题（10分）8-1画出以下反响过程中化合物A-F的构造简式。8-2某同学设计了以下反响，盼望能同时爱护氨基和羟基。 请选择最有利于实现该反响的试验条件：a） 反响在浓盐酸与乙醇（1：3）的混合剂中加热进展。b） 反响在过量三乙胺中加热进展。c） 催化量的三氟化硼作用下，反响在无水乙醚中进展。d） 反响在回流的甲苯中进展。8-3理论计算说明，甲酸的Z和E-型两种异构体存在肯定的能量差异。已知Z-型异构体的pKa=3.77，推断E-型异构体的pKa；a）3.77b）3.77c）3.77d）无法推断。第9题（12分）9-1氨基乙醇在

28、盐酸中与乙酸酐反响如下：当此反响在K2CO3中进展，得到了另一个非环状的产物B；化合物A在K2CO3作用下也转化为化合物B。9-1-1画出化合物B的构造简式；9-1-2为什么在HCl作用下，氨基乙醇与乙酸酐反响生成化合物A；而在K2CO3作用下，却生成化合物B？9-1-3为什么化合物A在K2CO3作用下转化为化合物B？9-2某同学设计如下反响条件，欲制备化合物C。但反响后实际得到其同分异构体E。9-2-1画出重要反响中间体D及产物E的构造简式。在下面的反响中，化合物F与二氯亚砜在吡啶-乙醚溶液中发生反响时未能得到氯代产物，而是得到了两种含有碳碳双键的同分异构体G和H；没有得到另一个同分异构体J。9-2-2画出G、H以及J的构造简式。9-2-3说明上述反响中得不到产物J的缘由。第10题（8分）10-1以下两种生物碱可以在室温下互相转化，在到达平衡态时，两者的比例为3：2。画出它们互相转换时中间体A的立体构造简式。10-2画出下面反响过程中合理的关键反响中间体的构造简式（3个）。