第五届Chemy化学奥林匹克竞赛联赛试题答案.docx
《第五届Chemy化学奥林匹克竞赛联赛试题答案.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《第五届Chemy化学奥林匹克竞赛联赛试题答案.docx（9页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
第五届Chemy化学奥林匹克竞赛联赛试题答案
（2017年8月27日9:
00~12:
00）
题号
1
2
3
4
5
6
7
8
9
总分
满分
13
11
13
10
11
8
9
14
11
100
得分
评卷人
·竞赛时间3小时。
迟到超过半小时者不能进考场。
开始考试后1小时内不得离场。
时间到，把试卷（背面朝上）放在桌面上，立即起立撤离考场。
·试卷装订成册，不得拆散。
所有解答必须写在指定的方框内，不得用铅笔填写。
草稿纸在最后一页。
不得持有任何其他纸张。
·姓名、报名号和所属学校必须写在首页左侧指定位置，写在其他地方者按废卷论处。
·允许使用非编程计算器以及直尺等文具。
H
1.008
相对原子质量
He
4.003
Li
6.941
Be
9.012
B
10.81
C
12.01
N
14.01
O
16.00
F
19.00
Ne
20.18
Na
22.99
Mg
24.31
Al
26.98
Si
28.09
P
30.97
S
32.07
Cl
35.45
Ar
39.95
K
39.10
Ca
40.08
Sc
44.96
Ti
47.88
V
50.94
Cr
52.00
Mn
54.94
Fe
55.85
Co
58.93
Ni
58.69
Cu
63.55
Zn
65.41
Ga
69.72
Ge
72.61
As
74.92
Se
78.96
Br
79.90
Kr
83.80
Rb
85.47
Sr
87.62
Y
88.91
Zr
91.22
Nb
92.91
Mo
95.94
Tc
[98]
Ru
101.1
Rh
102.9
Pd
106.4
Ag
107.9
Cd
112.4
In
114.8
Sn
118.7
Sb
121.8
Te
127.6
I
126.9
Xe
131.3
Cs
132.9
Ba
137.3
La－Lu
Hf
178.5
Ta
180.9
W
183.8
Re
186.2
Os
190.2
Ir
192.2
Pt
195.1
Au
197.0
Hg
200.6
Tl
204.4
Pb
207.2
Bi
209.0
Po
[210]
At
[210]
Rn
[222]
Fr
[223]
Ra
[226]
Ac－La
Rf
Db
Sg
Bh
Hs
Mt
Ds
Rg
Cn
Uut
Uuq
Uup
Uuh
Uus
Uuo
La
Ce
Pr
Nd
Pm
Sm
Eu
Gd
Tb
Dy
Ho
Er
Tm
Yb
Lu
Ac
Th
Pa
U
Np
Pu
Am
Cm
Bk
Cf
Es
Fm
Md
No
Lr
第1题（13分）
1-1氢化锂铝是有机反应常用的还原剂，过量的氢化锂铝常使用叔丁醇淬灭，写出淬灭过程的反应方程式。
1-14（CH3）3COH+LiAlH4=4H2+LiOC（CH3）3+Al（OC（CH3）3）3（2分）
4（CH3）3COH+LiAlH4=4H2+LiAl（OC（CH3）3）4也可得分。
1-2工业上常以黄铜矿为原料制备胆矾。
方法为将黄铜矿在一定条件下氧化焙烧，后用水浸取即可得到胆矾。
写出该法制备胆矾的反应方程式。
1-24CuFeS2+15O2=4CuSO4+2Fe2O3+4SO2（2分）
CuSO4+5H2O=CuSO4·5H2O（1分）
1-3锂金属的液氨溶液与乙炔反应无气体生成，产物均为二元化合物，写出反应的化学方程式。
1-34Li+C2H2=2LiH+Li2C2（2分）
1-4在农场中，常在潮湿的仓库中放置几片磷化铝片剂用于杀灭害虫。
该过程应用了什么化学原理？
试用化学术语表达之。
1-4AlP+3H2O=Al（OH）3+PH3（1分）
PH3有生物毒性，可以起到杀虫的作用。
（1分）
1-5实验室常用氯酸钾在二氧化锰催化的条件下分解制备少量氧气。
然而在没有催化剂时，氯酸钾加热至熔化也不会放出气体。
试写出没有催化剂的条件下氯酸钾加热分解的化学方程式。
1-54KClO3=3KClO4+KCl（2分）
1-6核化学是军工业的重要组成部分。
研究发现锕-227是一种不稳定的同位素，其会自发衰变生成钫-223，写出衰变反应方程式。
1-6227Ac=223Fr+4He（2分）
第2题（11分）
配合物可看作正负电荷相互作用而形成的一种酸碱加合物。
配合物中的配体按配位原子的个数可分为单齿配体与多齿配体两类。
2-1试画出下列按端基配位形成配合物的结构：
Fe（SCN）63-Ni（CN）42-Mn2（CO）10
2-1
（1分，需正确表达配位原子为N）
（1分，需正确画出平面四边形结构）（1分，需正确表达出交叉式构象）
2-2多齿配体有的可以作为螯合配体，有的可作为桥联配体。
试画出下列各化合物的结构：
Al（EDTA）-H3F4-Fe2（CO）9
2-2
（2分，未画出对映异构体扣1分）
（1分）
（2分）
2-3一些特殊的配体与一些特殊的金属可形成一些超分子化合物。
现有一种由Pt（II）、邻二氮菲以及配体X所组成的超分子化合物，已知该配合物中C与Pt的质量分数分别为49.40%、33.43%，且在该配合物中，所有组成部分均为其常见配位形式。
已知分子中存在S4轴（分子沿轴旋转90°做镜面操作与原分子重合），试画出该超分子化合物的骨架。
2-3
（3分）
正确表达出此结构即可得分，无需标出电荷，画出邻二氮菲配位不扣分，Pt为+2价，因此为平面四方形配位，无需表达出Pt的配位结构只需画出骨架即可。
第3题（13分）
根据中学所学的知识，铁制品在空气（p（O2）=20kPa）中放置得到铁锈，而铁丝在装满氧气（p（O2）=100kPa）的广口瓶中燃烧，火星四溅并得到黑色固体。
已知铁、四氧化三铁和三氧化二铁的熔点分别为1538℃、1597℃和1565℃。
假设上述物质的焓和熵不随温度变化，此题仅从热力学角度考虑。
3-1请通过计算确定铁锈的主要成分。
3-1证明Fe能与空气中的O2反应：
3Fe（s）+2O2（g）=Fe3O4（s）ΔrHy=-1118.4kJ·mol-1ΔrSy=-345.9J·mol-1·K-1
ΔrGy（298K）=-1015.3kJ·mol-1Ky≈10178
Q=25.0（2分）
证明Fe3O4能与空气中的O2反应：
4Fe3O4（s）+O2（g）=6Fe2O3（s）ΔrHy=-471.6kJ·mol-1ΔrSy=-266.4J·mol-1·K-1
ΔrGy（298K）=-392.2kJ·mol-1Ky≈1068
Q=5.0（2分）
综上，铁锈的主要成分是三氧化二铁。
（1分）
只证明铁能与氧气反应得到三氧化二铁的不得分，用合理方法推得结论也得满分。
3-2-1铁丝在纯氧中燃烧时的反应温度至少为1538（1分）℃。
3-2-2在该温度下通过计算确定黑色固体的主要成分。
3-2-2在1811K下，重复1中的计算：
证明Fe能与O2反应：
3Fe（s）+2O2（g）=Fe3O4（s）ΔrGy（1811K）=-492.0kJ·mol-1Ky=1014.2
Q=1（1.5分）
证明Fe3O4不能再被氧化：
4Fe3O4（s）+O2（g）=6Fe2O3（s）ΔrGy（1811K）=10.9kJ·mol-1Ky=0.487
Q=1（1.5分）
综上，黑色固体的主要成分是四氧化三铁。
（1分）
用合理方法推得结论也得满分。
3-3计算测定三氧化二铁的熔点时需要的氧气分压（kPa）。
有关物质的热力学数据：
（298K）
ΔHy（kJ·mol-1）
Sy（J·mol-1·K-1）
Fe（s）
0
27.3
Fe（l）
13.8
35.8
O2（g）
0
205.2
Fe2O3（s）
-824.2
87.4
Fe3O4（s）
-1118.4
146.4
3-3根据题意，需要使Fe2O3达到熔点（1838K）时不发生分解。
4Fe3O4（s）+O2（g）=6Fe2O3（s）ΔrGy（1838K）=18.0kJ·mol-1Ky=0.307（2分）
求出平衡时氧气的分压为0.307-1=3.26bar=326kPa（1分）
第4题（10分）
X为无色透明的液体，是一种一元强酸。
工业上制备X时，可通过如下过程：
电解一定浓度的NaClO3溶液，得到一种单质气体和一种盐Y，然后由Y制得X。
实验测定结果表明，X中键角∠O-Cl-O有两种大小，分别为105.8°和112.8°，而X的酸根离子中，键角∠O-Cl-O只有一种。
X与过量P4O10反应，得到两种产物，其中一种含两个六元环。
4-1写出X的化学式。
4-1HClO4（1分）
4-2在X的两种∠O-Cl-O键角中，哪一种键角为112.8°？
简述原因。
4-2两个非羟基氧与氯之间的键角为112.8°。
（1分）
原因：
羟基氧与氯形成的键为单键，因此这对成键电子与其他成键电子间的排斥力较弱，故羟基氧-氯-非羟基氧所形成的键角较小，而非羟基氧-氯-非羟基氧的键角较大。
（1分）
4-3分别写出电解NaClO3溶液时，阴阳两极的电极反应方程式。
4-3阳极：
ClO3-+H2O–2e-=ClO4-+2H+（1分）
阴极：
2H++2e-=H2（1分）
或阳极：
ClO3-+2OH-–2e-=ClO4-+H2O
阴极：
2H2O+2e-=H2+2OH-也得满分。
4-4分别画出两分子X与一分子P4O10反应得到的两种产物的结构。
4-4
（各1.5分，第二个图不要求立体结构）
4-5硫酸的酸性弱于X，但实验室中仍可采取用X的钾盐与浓硫酸反应的方法制备X，简述原因。
4-5因为高氯酸在加热的条件下可被减压蒸出（答高氯酸可挥发也可得分）。
（1分）
4-6人们已经制得X的水合晶体X·H2O。
按键型分类，X·H2O属于哪种晶体？
4-6离子晶体。
（1分）
第5题（11分）
某化合物X仅含A和B两种元素。
在高压下，X形成了一种原子晶体。
此晶体为正交晶系，其中A均为四配位，B均为二配位，a=622pm，b=435pm，c=607pm，ρ=3.56g·cm-3，Z=8。
5-1试通过计算确定X的化学式。
5-1M=ρNAV/Z=44.0g·mol-1（1分）
又因为A为4配位，B为2配位，所以A和B的比例应为1：
2即AB2（1分）
为CO2（1分）
直接由44g·mol-1推出CO2也可得满分。
升级会员 