第34届中国化学奥林匹克(初赛)试题、标准答案及评分细则0915.pdf
《第34届中国化学奥林匹克(初赛)试题、标准答案及评分细则0915.pdf》由会员分享,可在线阅读,更多相关《第34届中国化学奥林匹克(初赛)试题、标准答案及评分细则0915.pdf(14页珍藏版)》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。
1、1 第 34 届中国化学奥林匹克(初赛)试题、标准答案及评分细则 第 1 题(8 分)1-1 画出小分子 C3F4的 Lewis 结构,标出三个碳原子成键时所采用的杂化轨道。1-2 现有铝镁合金样品一份,称取 2.56g 样品溶于 HCl,产生 2.80 L H2(101.325 kPa,0 C),通过计算,确定此合金组成。1-3 构筑可循环再生的聚合物材料是解决目前白色污染的有效途径之一。1-3-1 通常单官能度的单体无法参与聚合反应中的链增长,但单体 A 可以与 B 发生反应形成聚合物。画出该聚合物的结构式。1-3-2 单体 A、C、D 按物质的量比例 6:3:2 进行共聚合,得到的聚合物
2、不能进行热加工和循环利用;但若在共聚合时加入一定量(10%)的 B,得到的聚合物又具备了可热加工和循环利用的性能。简述原因。1-1 共 3 分 CCCFFFFspsp2sp2 四氟代丙二烯 四氟代环丙烯 四氟代丙炔 每个结构 1 分,各由两项构成:Lewis 结构(必须标出孤对电子,表示化学键的短线用电子对标出亦可)正确 0.5 分,杂化轨道全部正确 0.5 分;任何一项只要含有错误,该项不得分。1-2 共 2 分 Al+3H+Al3+3/2H2 Mg+2 H+Mg2+H2 或简写 Al 3/2H2,Mg H2 反应得到的氢气的物质的量:2.80 L/22.4 L mol1=0.125 mol
3、 0.5 分 1g Al 置换出氢气的物质的量:3/2 1 g/27.0 g mol1=0.0556 mol 0.25 分 1g Mg 置换出氢气的物质的量:1 g/24.3 g mol1=0.0412 mol 0.25 分 设合金中 Al 的质量分数为 x,则镁的质量分数为(1x)2.56 x 0.0556 mol+(1 x)0.0412 mol=0.125 mol 0.5 分 解得:x=52.7%,则合金组成为 含铝 52.7%,含镁 47.3%0.5 分 如果转化为物质的量比(0.527/27.0):(0.473/24.3)=0.0195:0.0195=1:1且正确,或者给出二者的质量且
4、正确(样品中含铝 1.35g,镁 1.21g),也得分。如果采用其他表达方式,推理合理,答案正确,也得满分。若镁原子量用 24.31,铝用 26.98;结果在最后一位数字上稍有差别,可正常得分。2 1-3-1 共 2 分 2 分 正确写出四重氢键,得 1 分;环己烷结构左右调换也得分;如果整体结构错误,不得分。1-3-2 共 1 分 A、C、D 共聚合后得到共价交联网络结构(0.5 分),不能进行热加工和循环利用。A、B、C、D 共聚合的结构中具有四重氢键的连接基元,由于(四重)氢键是弱相互作用力,加热的条件下四重氢键可以发生动态的解离与缔合(0.5 分),从而使得聚合物材料能够具备可热加工和
5、循环利用的性能。两个基本要点各 0.5 分。3 第 2题(10分)书写反应方程式(提示:要求系数为最简整数比;2-1和 2-2中自然条件复杂,合理选择即可)。2-1 关于地球的演化,目前主要的观点是,原始地球上没有氧气,在无氧或氧气含量很低时,原核生物可利用自然存在的有机质(用 CH2O 表示)和某些无机物反应获得能量。例如,SO42和 MnO2可分别作为上述过程的氧化剂,前者生成黄色浑浊物,二者均放出无色无味气体。2-1-1 写出 SO42参与的释能反应的离子方程式。2-1-2 写出 MnO2参与的释能反应的离子方程式。2-2 约 27 亿年前光合作用开始发生,随着这一过程的进行,地球上氧气
6、不断积累,经过漫长的演变终达到如今的含量。氧气的形成和积累,导致地球上自然物质的分布发生变化。2-2-1 溶解在海洋中的 Fe2+被氧化转变成针铁矿-FeO(OH)而沉积,写出离子方程式。2-2-2 与铁的沉积不同,陆地上的 MoS2被氧化而导致钼溶于海洋且析出单质硫,写出离子方程式。2-3 2020 年 8 月 4 日晚,贝鲁特港口发生了举世震惊的大爆炸,现场升起红棕色蘑菇云,破坏力巨大。目前认定大爆炸为该港口存储的约 2750 吨硝酸铵的分解。另外,亚硝酸铵受热亦发生分解甚至爆炸,若小心控制则可用在需要充气的过程如乒乓球制造之中。2-3-1 写出硝酸铵分解出红棕色气体的反应方程式。2-3-
7、2 写出亚硝酸铵受热分解用于充气的反应方程式。2-1-1 共 2 分 3CH2O(aq)+2 SO42-(aq)+4 H+2S+3CO2(g)+5 H2O 2 分 若认为原核生物中存在磷酸盐缓冲体系 HPO42H2PO4,写作:3CH2O(aq)+2 SO42-(aq)+4 H2PO4 2S+3CO2(g)+5 H2O+4 HPO42 亦得 2 分 2-1-2 共 2 分 CH2O(aq)+2 MnO2+4 H+2Mn2+(aq)+CO2(g)+3 H2O 2 分 同 2-1-1,若认为原核生物中存在磷酸盐缓冲体系:HPO42H2PO4,写作:CH2O(aq)+2 MnO2+4 H2PO4 2
8、Mn2+(aq)+CO2(g)+3 H2O+4 HPO42 亦得 2 分 2-2-1 共 2 分 4Fe2+O2+6 H2O 4-FeOOH+8 H+2 分-FeOOH 写成 FeOOH,不扣分。若写成 4Fe2+O2+8 OH 4-FeOOH+2 H2O,亦可 若认为自然体系中存在 HCO3或/和 CO32,写作 4Fe2+O2+8 HCO3 4-FeOOH+2 H2O+8 CO2 4Fe2+O2+4 CO32 4-FeOOH+2 H2O+4 CO2 均可 2-2-2 共 2 分 2 MoS2+3 O2+4 OH 2 MoO42+2 H2O+4S 2 分 若认为自然体系中存在 HCO3或/和
9、 CO32,写作 2 MoS2+3 O2+4 HCO3 2 MoO42+2 H2O+4S+4 CO2 2 MoS2+3 O2+2 CO32 2 MoO42+2 H2O+4S+2 CO2 均可 若写成 2 MoS2+3 O2+4 H2O 2 MoO42+4S+4 H+,亦可 如果 MoO42写成多钼酸根,方程式正确也得分。例如:6 MoS2+9 O2+H2O Mo6O192+12 S+2 H+2-3-1 共 1 分 4NH4NO3 3N2+2NO2+8H2O 1 分 2-3-2 共 1 分 NH4NO2 N2+2H2O 1 分 4 第 3 题(8 分)X 是金属 M 的碱式碳酸盐,不含结晶水。称
10、取质量相等的样品两份,分别进行处理:一份在 H2中充分处理(反应 1),收集得 0.994 g 水,剩余残渣为金属 M 的单质,重 2.356 g;另一份则在 CO 中处理(反应 2),完全反应后得 1.245 L CO2(101.325 kPa,0 C),剩余残渣和反应 1 的完全相同。3-1 通过计算,推出 X 的化学式。3-2 写出 X 分别和 H2、CO 反应的方程式(要求系数为最简整数比)。3-1 共7分 反应 1 产生 H2O 的物质的量:0.994 g 18.01 g mol1=0.05519 mol(或 0.552)0.5 分 反应 2 产生 CO2的物质的量:1.245 L
11、22.41 L mol1=0.05556 mol(或 0.556)0.5 分 可见,反应 1 产生的 H2O 和反应 2 产生的 CO2的物质的量相等。X 是金属 M 的碱式碳酸盐,直接分解可得金属氧化物、水和二氧化碳。由于反应 1 和 2 中,H2和CO 均还原金属氧化物,且二者 1 个分子均分别得 2 个电子,故还原产生的 H2O 和 CO2的物质的量相等,可知,X 中阴离子分解产生的 H2O 和 CO2的物质的量也相等。1 分 因此,在 X 中,OH和 CO32的物质的量之比为 2:1 1 分 或者直接给出下式:X 的化学式可设为 Mn(OH)2CO3 也得 1 分 有:反应(1):Mn
12、(OH)2CO3+2H2 nM+3H2O+CO2 0.5 分 反应(2):Mn(OH)2CO3+2CO nM+H2O+3CO2 0.5 分 设 M 的原子量为 AM,有(2.356/AM):0.0554=n:3,0.5 分 AM=2.356 3/(0.05533 n)=127.7/n 0.5 分 设 n=2,则 M 的原子量 AM=63.87,查元素周期表为铜(63.55),符合题意 1 分 X 的化学式:Cu2(OH)2CO3 1 分 如果采用其他解析方式,推理合理,答案正确,也得满分。其他答案说明 设 n=2/3,则 M 的原子量 AM=191.6,查元素周期表为铱(192.2),差别较大
13、,且对应的物质Ir2(OH)6(CO3)3中铱为(+VI)氧化态,此条件下应为氧合离子,故答案不合理。不得分 n=1,则 M 的原子量 AM=127.7,查元素周期表为碲(127.6),不符合题意,舍去 设 n=4/3,则 M 的原子量 AM=95.77,查元素周期表为钼(95.95),原子量符合较好,可以写出Mo4(OH)6(CO3)3,但 Mo(III)还原性强,很难得到。最后的 2 分仅可得 1 分 设 n=1.5,则 M 的原子量 AM=85.1,查元素周期表为 Rb(95.95),不合题意 设 n=3,则 M 的原子量 AM=42.57,查元素周期表,无对应金属元素 设 n=4,则
14、M 的原子量 AM=31.85,查元素周期表,无对应金属元素 3-2 共1分 Cu2(OH)2CO3+2H2 2Cu+3H2O+CO2 0.5 分 Cu2(OH)2CO3+2CO 2Cu+H2O+3CO2 0.5 分 若此处采用自己推出的含 Mo 或 Ir 的化学式写出相关反应式,方程式正确,也得满分 5 第 4 题(7 分)A 和 B(如右图所示)可由同一种氨基酸(羟脯氨酸)制得,通过这类单体的链式开环聚合,有望得到可降解的聚酯或聚硫酯(R=叔丁基)。4-1 比较 A 与 B 开环聚合时热力学驱动力的大小。简述原因。4-2 在有机弱碱的催化作用下,苄硫醇作为引发剂,B 在室温下可发生活性开环
15、聚合,形成聚合产物。画出产物的结构式。4-3 聚合(Bn1 Bn)过程中,H=15.6 kJ mol1,S=40.4 J mol1 K1。计算室温(298K)下反应的平衡常数 K。设反应达平衡时单体浓度Beq/co等于 1/K,若起始单体浓度为 2.00 mol L1,引发剂浓度为0.0100 mol L1,计算达平衡时产物的平均聚合度 n。4-4 提高单体 B 开环聚合转化率的方法有:a)升高温度;b)降低温度;c)增加 B 的起始浓度;d)延长反应时间 4-1 共2分 开环聚合的热力学驱动力 A 大于 B(1 分)。开环聚合的热力学驱动力主要来自环张力,因为 C-O键比 C-S 键短(或者
16、 C-S 键比 C-O 键长,硫的原子半径比氧大)(0.5 分),A 比 B 环张力大(0.5分)。4-2 共2分 或(说明:不要求楔形键。)2 分;未示出封端基团(H 或 SH),扣 0.5 分。其他结构不得分。4-3 共2分 Bn1 Bn H=15.6 kJ mol1,S=40.4 J mol1 K1 G=15.6 103 J mol1 298 K (40.4)J mol1 K1=3.56 103 J mol1 0.5 分 K=e(G/RT)=4.22 0.5 分 平衡时,单体浓度:Beq=1/4.22(mol L1)=0.237 mol L1 0.5 分 因为是活性聚合,平均聚合度 n
17、为已转化单体与引发剂的相对比值 n=(2.00 0.237)mol L1/0.0100 mol L1=176 0.5 分 4-4 共1分 b)降低温度 c)增加 B 的起始浓度 各 0.5 分 推荐标准:本题中 d 不做要求,不管是否选 d,既不扣分也不得分。只要包含错误答案,得 0分,即任何答案只要选择中包含 a,就得 0 分。只要未选 a,选择中有 b 和 c,得 1 分;如果 b或 c 只选一个,不管是否选 d,只得 0.5 分。说明:对于选项 c 是否做选择要求,各省自主确定,但一定要对本省所有学生标准一致。6 第 5 题(10 分)25 C,银离子在溶液中与间苯二胺和对苯二胺定量发生
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 34 中国 化学 奥林匹克 初赛 试题 标准答案 评分 细则 0915
限制150内