第21届中国化学奥林匹克初赛试题及答案.docx
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第21届中国化学奥林匹克初赛试题及答案
中国化学会第21届（2007年）全国高中学生化学竞赛（省级赛区）试题答案及评分标准2007年9月18日共12页1
中国化学会第21届（2007年）全国高中学生化学竞赛（省级赛区）试题
答案及评分标准
题号1234567891011
总分
满分
12610710128410129100
相对原子质量
HHe
1.008
4.003
LiBeBCNOFNe10.8114.0116.0019.00
6.9419.01212.0120.18
NaMgAlSiPSClAr
22.9924.3128.0932.07
26.9830.9735.4539.95
KCaScTiVCrMnFeCoNiCuZnGaGeAsSeBrKr
39.1040.0844.9647.8850.9452.0054.9455.8558.9358.6963.5565.3969.7272.6174.9278.9679.9083.80
RbSrYZrNbMoTcRuRhPdAgCdInSnSbTeIXe88.9191.2292.9195.9498.91101.1102.9106.4118.7121.8131.3
85.4787.62107.9112.4114.8127.6126.9
HfTaWReOsIrPtAuHgTlPbBiPoAtRnCsBa
La-Lu
132.9137.3178.5180.9183.9195.1197.0200.6204.4207.2209.0
186.2190.2192.2
[210][222]
FrRa
RfDbSgBhHsMtDsRg
[223][226]Ac-Lr
第1题（12分）
通常，硅不与水反应，然而，弱碱性水溶液能使一定量的硅溶解，生成Si（OH）4。
1-1已知反应分两步进行，试用化学方程式表示上述溶解过程。
（2分）
Si+4OH?
=SiO4?
+2H4?
+4H?
（1分）
4
2（1分）SiO42O=Si（OH）4+4OH
若写成Si+2OH?
+H2?
+2H2?
+3H?
，也得同样的分。
2O=SiO32SiO32O=Si（OH）4+2OH
但写成Si+4H2O=Si（OH）4+2H2不得分。
写不写↓（沉淀）和↑（气体）不影响得分。
+的存在，人们曾提出该离子结构的种种假设，然而，直至1999早在上世纪50年代就发现了CH5
年才在低温下获得该离子的振动-转动光谱，并由此提出该离子的如下结构模型：
氢原子围绕着碳原子快
速转动；所有C-H键的键长相等。
1-2该离子的结构能否用经典的共价键理论说明？
简述理由。
（2分）
不能。
（1分）
经典共价键理论认为原子之间通过共享电子对而成键。
C为第二周期元素，只有4个价层轨道，最多
形成4个共价键。
（1分）
理由部分：
答“C原子无2d轨道，不能形成sp3d杂化轨道”，得1分；只答“C原子没有2d轨道”，得0.5
+中有一个三中心二电子键，不得分（因按三中心二电分；只答“C原子有4个价电子”，得0.5分；答CH5
+离子的C-H键不等长）。
子键模型，CH5
1-3该离子是（A或质子酸）。
（2分）
A质子酸B路易斯酸C自由基D亲核试剂
多选或错选均不得分。
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2003年5月报道，在石油中发现一种新的烷烃分子，因其结构类似于金刚石，被称为“分子钻石”，
若能合成，有可能用作合成纳米材料的理想模板。
该分子的结构简图如下：
1-4该分子的分子式为C26H30。
（分子式不全对不得分）（2分）
1-5该分子有无对称中心？
有。
（1分）
1-6该分子有几种不同级的碳原子？
3种。
（答错不得分）（1分）
1-7该分子有无手性碳原子？
有。
（1分）
1-8该分子有无手性？
无。
（1分）
第2题（6分）羟胺和用同位素标记氮原子（N*）的亚硝酸在不同介质中发生反应，方程式如下：
*O2→A+H2O
NH2OH+HN
*O2→B+H2O
NH2OH+HN
*NO和NN*O,而由B只得到NN*O。
A,B脱水都能形成N2O,由A得到N
请分别写出A和B的路易斯结构式。
（每式3分）
AB
H
*
NN
OO
H
对每一式，只写对原子之间的连接顺序，但未标对价电子分布，只得1分；未给出立体结构特征不扣分；
未标出同位素符号不扣分，但B中将星号标错位置扣0.5分。
第3题（10分）X-射线衍射实验表明，某无水MgCl2晶体属三方晶系，呈层型结构，氯离子采取立方最密
堆积（ccp），镁离子填满同层的八面体空隙；晶体沿垂直于氯离子密置层的投影图如下。
该晶体的六方晶胞的参数：
a＝363.63pm，c＝1766.63pm；晶体密度ρ=2.35g·cm-3。
Cl-Cl-Cl-Mg2+
3-1以“”表示空层，A、B、C表示Cl-离子层，a、b、c表示Mg2+离子层，给出该三方层型结构的堆积
方式。
（5分）
···AcBCbABaCA···
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大写字母要体现出Cl-层作立方最密堆积的次序，镁离子与空层的交替排列必须正确，镁离子层与氯离子层
之间的相对位置关系（大写字母与小写字母的相对关系）不要求。
必须表示出层型结构的完整周期，即至
少写出包含6个大写字母、3个小写字母、3个空层的排列。
若只写对含4个大写字母的排列，如
“···AcBCbA···”，得2.5分。
3-2计算一个六方晶胞中“MgCl2”的单元数。
（3分）
ZMZMm
ρ==MgCl=MgCl
22
VVNacN
2o
Asin120A
Z=
ρacsin120oN
2
A
M
MgCl
2
＝2.35×103×（363.63×10-12）2×（1766.63×10-12）×0.866×6.022×1023／（95.21×10-3）＝3.01
每个晶胞含有3个“MgCl2”单元。
Z的表达式对，计算过程修约合理，结果正确（Z=3.00—3.02，指出单元数为整数3），得3分。
Z的表达式对，
但结果错，只得1分。
3-3假定将该晶体中所有八面体空隙皆填满Mg2+离子，将是哪种晶体结构类型?
（2分）
NaCl型或岩盐型
第4题（7分）化合物A是一种热稳定性较差的无水的弱酸钠盐。
用如下方法对其进行分析：
将A与惰性填料混合均匀制成样品，加热至400oC，记录含A量不同的样品的质量损失（%），结果列于下表:
样品中A的质量分数/％20507090
样品的质量损失/％7.418.525.833.3
利用上述信息，通过作图，推断化合物A的化学式，并给出主要计算过程。
根据所给数据，作图如下：
由图可见，样品的质量损失与其中A的质量分数呈线性关系，由直线外推至A的质量分数为100%,即样
品为纯A，可得其质量损失为37.0%。
作图正确，外推得纯A质量损失为（37.0±0.5）%，得4分；作图正确，得出线性关系，用比例法求出合理
结果，也得4分；仅作图正确，只得2分。
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样品是热稳定性较差的无水弱酸钠盐，在常见的弱酸盐中，首先考虑碳酸氢钠，其分解反应为：
2NaHCO3=Na2CO3+H2O↑+CO2↑
该反应质量损失分数为（44.0+18.0）/（2×84.0）=36.9%，与上述外推所得数据吻合。
化合物A的化学式是NaHCO3。
根据所给条件并通过计算质量损失，答对NaHCO3得3分。
答出NaHCO3但未给出计算过程，只得1分。
其他弱酸钠盐通过计算可排除，例如Na2CO3质量损失分数为41.5%，等等。
第5题（10分）甲苯与干燥氯气在光照下反应生成氯化苄，用下列方法分析粗产品的纯度：
称取0.255g样品，与25mL4mol?
L-1氢氧化钠水溶液在100mL圆底烧瓶中混合，加热回流1小时；冷至室温，加入50mL20%硝酸后，用25.00mL0.1000mol?
L-1硝酸银水溶液处理，再用0.1000mol?
L-1NH4SCN水溶液滴定剩余
的硝酸银，以硫酸铁铵为指示剂，消耗了6.75mL。
5-1写出分析过程的反应方程式。
5-2计算样品中氯化苄的质量分数（%）。
5-3通常，上述测定结果高于样品中氯化苄的实际含量，指出原因。
5-4上述分析方法是否适用于氯苯的纯度分析？
请说明理由。
5-1氯化苄分析过程的反应方程式：
（4分）
C6H5CH2Cl＋NaOH＝C6H5CH2OH＋NaCl
NaOH＋HNO3＝NaNO3＋H2O（此式不计分）
AgNO3＋NaCl＝AgCl↓＋NaNO3
NH4SCN＋AgNO3＝AgSCN↓＋NH4NO3Fe3+＋SCN-＝Fe（SCN）2+
每式1分；写出正确的离子方程式也得满分；最后一个反应式写成Fe3+＋3SCN-＝Fe（SCN）3也可。
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