2016第30届中国化学奥林匹克(决赛)理论试题含答案[精巧word精校版]_1.docx
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1、2016第30届中国化学奥林匹克(决赛)理论试题含答案精巧word精校版2016第30届中国化学奥林匹克(决赛)理论试题含答案精巧word精校版第30届中国化学奥林匹克决赛理论试题2016年11月26日长沙本试卷共9道大题,总分100分。考试时间4小时,迟到超过30分钟者不能进入考场。开考后1小时内不得离开考场。考试“结束铃声响起后。立即停止答题,把试卷和答题纸放于桌面,由监考人员检查无缺。听到能够离开指令后方可离开考场。发出停止答题指令后仍继续答题者,正在解答的试题大题以零分计。试卷已经装订成册,不得拆散。所有解答必须写在答卷上指定的框格,写于其他地方无效。若有改动需将新内容写于答卷的附页,
2、并标明题号。用黑色墨水笔或黑色圆珠笔大题。试卷袋已附有草稿纸,因而不得携带纸张进入考场。若另需草稿纸,可举手向监考人员索取。不得将草稿纸带出考场。将营员号及姓名写在试卷首页和每页答卷指定位置,否则无效。允许使用非编程计算器以及直尺等文具。不得携带铅笔盒、书籍、通讯工具入场a欲上卫生间者,请举手示意。经监考人员允许方可离开座位,考场外由志愿者全程引领。常数:R=8.314Jmol-1K-1F=96487Cmol-1h=6.62510-34Js1eV=1.60210-19J第1题13分1-1扼要解释为什么水溶液中HCN是弱酸,而液态HCN的酸性相比于其水溶液显著加强。1-2Hg2+离子局用亲硫性,
3、可与二硫代氨基甲酸盐构成Hg(S2CNEt2)2的二聚体,请画出该二聚体的立体构造,并指出中心原子的杂化方式。异烟酰腙的构造如下:NONHNH2它与2-乙酰基吡啶反响乘车一种配体L,将一定量的四水醋酸镍、配体L以及4,4-联吡啶溶解在1:1的乙醇-水的混合溶剂中回流2小时,冷却至室温,析出物质经洗涤枯燥后得到褐色片状晶体M。分析构造标明,M中N元素含量为21.0%。1-3画出配体L的构造,请在图中用*标出配位原子。1-4通过计算,写出配合物M符合IUPAC规则的分子式,画出M的所有几何异构体的构造,在每个几何异构体下面标注、等,指出哪些几何异构体存在旋光异构现象?哪个几何异构体稳定性最高?讲明
4、理由。1-5讲明4,4-联吡啶的作用。第2题10分某白色固体A室温时不稳定,在水中稳定。A具有弱碱性和较显著的复原性,分子只要1个镜面,有顺式和反式异构体。在酸性条件下A分解为三中产物B、C、D。其中B为二元化合物,与CO2为等电子体。在中性溶液中A与亚硝酸作用可生成化合物E和C。纯净的E是一种无色晶体,为二元酸pKa1=6.9,pKa2=11.6。E的阴离子有C2轴和与此轴垂直的镜面,其钠盐F可通过金属钠与硝酸铵1:1反响而成,可以在乙醇介质中由A与RONO和乙醇钠反响而成。2-1写出以上两种方法合成F的反响方程式。2-2画出A的顺式和反式异构体的立体构造。2-3枯燥的E晶体极易爆炸,水溶液
5、中较稳定,但仍会逐步分解,写出其分解反响的方程式。2-4E的异构体G是弱酸pKa=6.6,画出G的两种路易斯构造。1.008ZrNbMoTcRuRhPdAgCdInSnSbTeIHfTaWReOsIrPtAuHgTlPbBiPoAtAc-LrHLiBeBCNOFNaMgAlSiPClSKCaScTiVCrMnFeCoNiCuZnGaGeAsSeBrRbCsFrSrBaRaYLaLu-6.9419.01222.9924.3139.1040.0885.4787.62132.9137.322322644.9647.8850.9452.0054.9455.8558.9363.5558.6965.391
6、0.8126.9869.7212.0128.0972.61114.8204.4118.7207.2112.4200.6107.9197.0106.4195.1102.9192.2101.1190.298.91186.295.94183.992.91180.991.22178.588.9114.0116.0019.0030.9774.92121.8209.032.0778.96127.6210210210126.979.9035.454.00320.1839.9583.80131.3222HeNeArKrXeRn相对原子质量RfDbSgBhHsMt2-5用液态N2O4与F反响生成H,此法得到的H
7、为构型,其中钠的百分含量为37.69%,存在一个O-O键,推断H的化学式并画出其阴离子的构造孤对电子不需标出。2-6H的构型同分异构体没有O-O键可由A与BuONO2和甲醇钠在甲醇介质中反响而成,写出-H的制备反响方程式。第3题11分某金属M的氧化物A是易挥发的液体,有毒,微溶于水。在氯化氢气氛中蒸发A的盐酸溶液含1.000g的A得到1.584g晶体MCl33H2O。3-1假定转化反响按化学计量比进行,通过计算确定A的化学式,并写出金属M的价电子构型。从精炼镍的阳极泥提取M的步骤为:1用王水处理溶解Pt、Pd和Au;2固体不溶物与碳酸铅共热,然后用稀硝酸处理除去可溶物B;3剩余固体不溶物与硫酸
8、氢钠共熔,用水浸取除去可溶物C;4留下的固体不溶物与过氧化钠共熔,用水浸取,过滤。滤液中含有M的盐D,D为Na2SO4型电解质,无水D中氧含量为30.32%;5往D溶液中通入Cl2,加热,采集4050的馏分,得到A。A采集在盐酸中,加热得到E的溶液,E中CI含量为67.14%;6溶液E中参加适量NH4CI溶液得到沉淀F,F中Cl含量为57.81%。F在氢气中燃烧即得到金属M。已知AA(NO3-/NO)=0.957V,(PtCl42-/Pt)=0.755V,(PtCl62-/PtCl42-)=0.680V,所有离子活度系数为1.00。3-2写出步骤(l)中除去Pt的化学反响方程式,计算该反响在2
9、98K下的K。3-3写出步骤(2)中除去银的化学反响方程式。3-4D、E、F中均只要1个金属原子,试通过计算确定D、E、F的化学式。第4题8分镍是钢中的重要元素之一,镍的参加能够增加钢的硬度、弹性、延展性和抗腐蚀性。某实验室有两份含Ni钢样,1号钢样中Ni的质量分数为0.362%,2号钢样Ni含量未知。实验人员用过二硫酸铵-丁二酮肟吸光光度法对钢样中Ni含量进行测定:取一定质量的钢样在通风柜中参加适量硝酸,加热溶解,转移至100mL容量瓶,定容摇匀。移取10.00mL试样溶液于50mL容量瓶中,依次参加酒石酸钠、NaOH、丁二酮肟和过二硫酸铵。丁二酮肟参加后有浑浊现象,参加过二硫酸铵后溶解成酒
10、红色溶液,再加水定容。4-1请写出镍溶解及氧化经过中的离子方程式,并讲明参加酒石酸钠和NaOH的作用。4-21号钢样经上述分解步骤和显色反响后制备的溶液,利用普通吸光光度法进行检测。使用2cm吸收池于530nm处=6.60103Lmol-1cm-1测量,欲使测量的相对误差最小,称取1号钢样的质量应为多少?4-3请指出4-2中普通吸光光度法使用的参比溶液的组成,为何使用该溶液作为参比溶液?4-4以示差吸光光度法测定2号钢样中Ni含量,称取0.382g2号钢样,经与测定1号钢样同样步骤配制的溶液,使用2cm吸收池,波长连择530nm,以4-2中配制的1号钢样显色反响后的溶液作参比液,并以此调节透射
11、比为100%,此时测得2号钢样显色后溶液的透射比为T=31.4%,计算2号钢样中Ni的质量分数。第5题12分近年来,光电材料领域有一类有机无机杂化材料获得突破。某该类材料由三种离子组成,其晶体的晶胞有4条沿体对角线的C3轴。A为显正一价的阳离子或基团,其分数坐标为:0,0,0;B为金属Pb2+、Sn2+等阳离子,其分数坐标为:1/2,1/2,1/2;X为Cl-、Br-、I-等卤系离子,分数坐标为:0,1/2,1/2;1/2,0,1/2;1/2,1/2,0。5-1分别以、和O代表A、B和X离子,画出该晶体的正当晶胞。5-2写出A为CH3NH3+、B为Pb2+、X为I-构成晶体的化学式。5-3指出
12、A、B、X的配位数,并推断该晶体能否存在分离的配位离子。5-4某该类晶体材料的带隙Eg为1.55eV。计算其吸收光的波长。5-5通过改变晶体中的阳离子和/或阴离子,可能对其光电性能进行调节,但是为了使该晶体构造保持稳定,离子尺寸遭到限制,即要求填隙离子半径与空隙半径比b在一定范围。现有一同类晶体,B位Pb2+半径为133pm,X位I-半径为203pm,如b为0.91.05,试估算A位阳离子的半径范围。5-6此类有机无机杂化薄膜太阳能电池材料的优异特性源于其无机组分和有机组分特性的优异组合,请分别指出各自特性所起的作用。第6题17分甲醇既是重要的化工原料,又是一种很有发展前途的代用燃料。甲醇分解
13、制氢已经成为制取氢气的重要途径,它具有投资省、流程短、操作简便、氢气成本相对较低等特点。我们物质H2(g)O2(g)CO(g)CO2(g)H2O(l)H2O(g)CH3OH(l)CH3OH(g)?fHm/KJmol-100110.52393.51285.83241.82238.66200.66Sm/JK-1mol-1130.68205.14197.67213.7469.91188.83126.80239.81rmrSm不随温度变化,下同)。6-2将0.426g甲醇置于体积为1.00L的抽真空刚性容器中,维持温度为298K时,甲醇在气相与液相的质量比为多少?已知甲醇在大气中的沸点为337.7K。
14、6-3由甲醇制氢的实际生产工艺通常是在催化剂的作用下利用水煤气转化反响与裂解反响藕合,以提高甲醇的平衡转化率。请写出耦合后的总反响方程式,并求总压为100.0kPa,甲醇与水蒸气体积进料比为1:1时,使甲醇平衡转化率到达99.0%所需的温度。6-4设想利用太阳能推动反响进行,可将甲醇裂解反响设计为光电化学电池,请写电极反响,并指出需要解决的两个最关键的问题。6-5有研究者对甲醇在纳米Pd催化剂上的分解反响提出如下反响机理:1-1234567k33k333222CHOH(g)+SCHOH(ad)CHOH(ad)CHO(ad)+H(ad)CHO(ad)CHO(ad)+H(ad)CHO(ad)CHO
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