化学奥林匹克竞赛培训试题及答案2.docx
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化学奥林匹克竞赛培训试题及答案2
湖南师范大学中学生化学奥林匹克竞赛培训试题
（时间：
3小时满分：
110分）
题号
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
共
满分
16
6
15
8
10
15
10
9
9
4
8
110
得分
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
65.39
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
La系
La
138.9
Ce
140.1
Pr
140.9
Nd
144.2
Pm
144.9
Sm
150.4
Eu
152.0
Gd
157.3
Tb
158.9
Dy
162.5
Ho
164.9
Er
167.3
Tm
168.9
Tb
173.0
Lu
175.0
1-1完成下表：
（12分）
SF4
Fe（CO）5
画出分子空间结构
指出中心离子杂化方式
sp3d
dsp3
指出离子中的对称元素
C2
2V
C3
3C2
3V
h
S3
1-2已知电对ө（A/A）>ө（B+/B）>ө（C2+/C），比较还原剂的还原能力。
（2分）
C>B>A
1-3写出SiF4与SiCl4水解的化学方程式。
（2分）
3SiF4+4H2O=H4SiO4+2H2[SiF6]
SiCl4+4H2O=H4SiO4+4HCl
2、EDTA的4个酸常数分别为1.0102、2.1103、6.9107、5.51011。
0.020mol/L20.00mLNa2H2Y溶液用同浓度的CaCl2溶液进行滴定，滴定到终点时，溶液的pH值变化了多少？
已知K稳（CaY2）=5.01021。
（6分）
滴定前：
两性物质，K1=2.1103、K2=6.9107。
c=0.020mol/L。
[H+]={K1（K2c+Kw）/（c+K1）}1/2
=3.62105。
pH=4.44
滴定后：
Ca2++H2Y2==[CaY]2+2H+
设平衡时[Ca2+]=xmol/L。
xx0.010x0.0202x+3.62105
该反应平衡常数Kө=K稳（CaY2）K3K4=1.9105
x=4.6106
故[H+]=0.020mol/L，pH=1.70
pH=2.74
3、将CoCl2、KCl、KO2于液氨中放置一天，得到一红色晶体A和棕黄色晶体B，A和B的元素分析结果见表1，吸收光颜色、波长与互补色之间的对应关系见表2。
表1：
A和B的元素分析
物质
Co
N
H
A
26.55%
28.40%
5.86%
B
23.69%
28.16%
6.08%
表2：
吸收光颜色、波长与互补色之间的对应关系
波长（nm）和吸收的颜色
补色
400（紫）
黄绿
450（蓝）
黄
490（蓝绿）
橙
500（绿）
红
570（黄绿）
紫
580（黄）
蓝
600（橙）
蓝绿
650（红）
绿
实验1：
0.8182g化合物A溶于100.0g水配成溶液，将该溶液等分成两份，一份加过量AgNO3溶液得到0.5284g白色沉淀；另一份测得其凝固点为0.1714oC。
已知水的凝固点降低常数为1.860kg.K.mol1。
实验2：
质谱结果表明B的分子量比A大53.492。
晶体结构测得A中O-O键长为132pm，B中O-O键长为131pm。
实验3：
0.8256g化合物B的100mL水溶液经过H—型阳离子交换树脂，得到的溶液用0.2120mol/L的NaOH溶液进行滴定，消耗NaOH溶液39.14mL。
3-1已知A、B均为八面体构型，写出A、B的化学式。
（4分）
根据元素分析得到
A：
Co：
N：
H=2：
9：
26，设为Co2N9H26ClxOy，
35.45x+16y=39.19258.9326.55=173.97
x=4,y=2
即A为Co2N9H26Cl4O2，
经实验测定外界有4个Cl，凝固点降低实验证实分子量，故A的化学式为：
[Co2（O2）（NH3）8（NH2）]Cl4
根据元素分析得到B为Co2N10H30Cl5O2，由于O-O参与配位，配离子带5个正电荷，故外界有5个Cl。
故B的化学式为[Co2（O2）（NH3）10]Cl5
3-2写出合成A、B的化学反应方程式。
（2分）
6CoCl2+5KO2+3KCl+30NH3=4K2O+3Co2（O2）（NH3）8（NH2）Cl4+3NH4Cl
6CoCl2+5KO2+3KCl+30NH3=4K2O+3Co2（O2）（NH3）10Cl5
3-3画出A、B的可能结构。
指出A、B中Co的氧化态、杂化方式、核外电子构型。
（7分）
A、B中Co的氧化态均为+3，杂化方式均为d2sp3，核外电子构型均为[Ar]3d6。
3-4物质A的分裂能为多少kJ/mol？
NA=6.021023mol1，h=6.631034J·s，c=3.00108m·s1。
（2分）
239kJ/mol
4（8分）分别将金属A与B加热熔化后，在大气中自然冷却，A与B的冷却曲线如右图所示。
（1）请根据右图曲线估读出A和B的熔点温度；
（2）若在金属B中加入少量金属A，加热熔融后在大气中自然冷却，请在右图中示性的画出该体系的冷却曲线，说明理由；
（3）若将A作成纳米材料，其熔点将怎样变化，并请说明理由；
（4）用高分辨电子显微镜测得纳米金属A的平均粒径为2.4nm，已知金属A的密度为8.642gcm3，原子量为112.4，请估算每颗纳米A所含原子个数，并指出该纳米金属是否为满壳球堆积（注：
满壳堆积符合幻数规则：
Nn=10n2+2）
答案：
（1）熔点A：
596K，B:
546K（估读误差±2K；2’
（2）曲线在B下面（熔点低于B）,当B溶剂中含有A时，其凝固点（熔点）会下降；2’
（3）若将A作成纳米材料，其熔点将下降，因为纳米材料中露在表面的原子较多，金属键少于大块晶体，晶格能会降低。
2’
（4）
2’当n=4时，N=1+12+42+92+162=309符合满壳堆积。
2’
5\由甲苯、苯及必要的原料和试剂制备间苯甲酰基甲苯，再由间苯甲酰基甲苯合成消炎镇痛药酮基布洛芬（Ketoprofen）。
（10分）
答案：
（酮基布洛芬）
6、以下是维生素A合成的一种重要方法：
（1）写出上述反应中英文字母所代表的中间产物及反应试剂的结构式。
（11分）
（2）写出E→F的反应名称及F在硫酸作用下转变成G的反应机理。
（4分）
答案：
（1）
（2）
由E变到F先是烯醚水解得醛，然后再进行碱性条件下的羟醛缩合。
F在硫酸的作用下变成G的机理如下：
7、A通过下列反应转化为F。
F是一种无旋光性的化合物，用NaBH4还原或与CH3MgI反应均得到无旋光性的产物。
（10分）
7-1.试推断A、B、C、D、E、F的结构：
（6分）
A；B；
C；D；
E；F。
7-2.（B）在与NaNO2+HCl作用后，所得产物在弱碱性条件下形成活性中间体G。
中间体G被
俘获生成C，该反应名称为反应。
（1分）
7-3.试解释活性中间体G具有高反应活性的原因（3分）：
。
7、（本大题共10分）
7-1.A、B、C、D、E、F的结构：
（每个1分，本问共6分）
7-2.Diels-Alder（或D-A、狄尔斯-阿尔德）反应。
（本问1分）
7-3.G具有高反应活性的原因（本问3分）：
在苯炔分子中，两个三键碳之间，有一个由sp2轨道侧面交盖而形成的π键（与苯环大π垂直）（计2分），由于这种重叠程度较小，是一种较弱的键，比普通碳碳三键弱得多，因此反应活性强（计1分）。
。
8、黄铜矿是最重要的铜矿，全世界的2/3的铜是由它提炼的。
回答下列问题：
8-1右图为黄铜矿的晶胞。
计算晶胞中各种原子的数目：
CuFeS写出黄铜矿的化学式（4分）
8-2在高温下，黄铜矿晶体中的金属离子可以发生迁移。
若铁原子与铜原子发生完全无序的置换，可将它们视作等同的金属离子;此时硫原子作什么类型的堆积？
金属原子占据什么类型的空隙？
该空隙被金属原子占据的分数是多少？
（3分）
8-3黄铜矿晶体的密度是多少？
（晶胞参数：
a=524pm，c=1030pm；相对原子量：
Cu63.5Fe55.84S32.06）（2分）
8、黄铜矿是最重要的铜矿，全世界的2/3的铜是由它提炼的。
回答下列问题：
8-1右图为黄铜矿的晶胞。
计算晶胞中各种原子的数目：
Cu4Fe4S8写出黄铜矿的化学式CuFeS2
8-2在高温下，黄铜矿晶体中的金属离子可以发生迁移。
若铁原子与铜原子发生完全无序的置换，可将它们视作等同的金属离子;此时硫原子作什么类型的堆积？
立方面心金属原子占据什么类型的空隙？
四面体
该空隙被金属原子占据的分数是多少？
50%
8-3黄铜矿晶体的密度是多少？
4.31g/cm3
（晶胞参数：
a=52.4pm，c=103.0pm；相对原子量：
Cu63.5Fe55.84S32.06）
9、沸石分子筛是重要的石油化工催化材料。
右图是一种沸石晶体结构的一部分，其中多面体的每一个顶点均代表一个T原子（T可为Si或Al），每一条边代表一个氧桥（即连接两个T原子的氧原子）。
该结构可以看成是由6个正方形和8个正六边形围成的凸多面体（称为β笼），通过六方柱笼与相邻的四个β笼相连形成的三维立体结构。
9-1完成下列问题：
（5分）
[1]若将每个β笼看作一个原子，六方柱笼看作原子之间的化学键，上图可以简化成什么结构？
[2]该沸石属于十四种布拉维点阵类型中的哪一种？
指出其晶胞内有几个β笼。
[3]假设该沸石骨架仅含有Si和O两种元素，
写出其晶胞内每种元素的原子数。
[4]已知该沸石的晶胞参数a=2.34nm，该沸石的晶体密度为
（相对原子质量：
Si:
28.0O:
16.0）
9-2方石英和上述假设的全硅沸石都由硅氧四面体构成，
右图为方石英的晶胞示意图。
Si-O键长为0.162nm
[1]方石英的晶体密度为
[2]比较沸石和方石英的晶体密度来说明
沸石晶体的结构特征为。
（2分）
9-3一般沸石由负电性骨架和骨架外阳离子构成，利用骨架外阳离子的可交换性，沸石可以作为阳离子交换剂或质子酸催化剂使用。
下图为沸石的负电性骨架示意图：
请在答题纸的图中画出上图所示负电性骨架结构的电子式。
（2分）
9、沸石分子筛是重要的石油化工催化材料。
右图是一种沸石晶体结构的一部分，其中多面体的每一个顶点均代表一个T原子（T可为Si或Al），每一条边代表一个氧桥（即连接两个T原子的氧原子）。
该结构可以看成是由6个正方形和8个正六边形围成的凸多面体（称为β笼），通过六方柱笼与相邻的四个β笼相连形成的三维立体结构。
9-1完成下列问题：
[1]若将每个β笼看作一个原子，六方柱笼看作原子之间的化学键，上图可以简化成什么结构？
金刚石型
[2]该沸石属于十四种布拉维点阵类型中的哪一种？
立方面心
指出其晶胞内有几个β笼。
8
[3]假设该沸石骨架仅含有Si和O两种元素，
写出其晶胞内每种元素的原子数。
192,384
[4]已知该沸石的晶胞参数a=2.34nm，该沸石的晶体密度为1.49
（相对原子质量：
Si:
28.0O:
16.0）
9-2方石英和上述假设的全硅沸石都由硅氧四面体构成，
右图为方石英的晶胞示意图。
Si-O键长为0.162nm
AED=109o28’
[1]方石英的晶体密度为1.90kg/dm3
[2]比较沸石和方石英的晶体密度来说明
沸石晶体的结构特征为多孔。
9-3一般沸石由负电性骨架和骨架外阳离子构成，利用骨架外阳离子的可交换性，沸石可以作为阳离子交换剂或质子酸催化剂使用。
下图为沸石的负电性骨架示意图：
请在答题纸的图中画出上图所示负电性骨架结构的电子式（用“”表示氧原子提供的电子，用“”表示T原子提供的电子，用“*”表示所带负电荷提供的电子）。
10、（4分）将5mmol乙二胺四乙酸（H4Y）加入到1L5.0×10-3mol·L-1乙二胺四乙酸钠（Na4Y）和5.0×10-3mol·L-1NaOH溶液中。
计算溶液的pH和乙二胺四乙酸五种形式的浓度之比（忽略H5Y+和H6Y2+）
（H4Y的lg1~lg4分别是10.26，16.42，19.09和21.09）
答案：
混合后溶液中：
总Y为5+5×10-3×1000=10（mmol）
总H+为5×4-5×10-3×1000=15（mmol）
2
H+与Y4-反应生成5mmolHY，5mmolH2Y，（K2=──=106.16）
1
[H2Y]11
[H+]=────=───=────=10-6.16
[HY]K2K2106.16
pH=6.16
[Y]：
[HY]：
[H2Y]：
[H3Y]：
[H4Y]
=1：
[H+]β1：
[H+]2β2：
[H+]3β3：
[H+]4β4
=1：
10-6.16+10.26：
10-12.32+16.42：
10-18.48+19.09：
10-24.64+21.09
=1：
10+4.10：
10+4.10：
100.61：
10-3.56
11、（8分）设一溶液含两种弱酸，HA和HL。
HA和HL的浓度分别为0.020和0.010mol·L-1。
11-1（3分）画出浓度对数图（logc对pH），在图上确定溶液的pH。
11-2（2分）计算溶液的pH。
（HA及HL的电离常数分别为1.0×10-4及1.0×10-7）
试题2答案：
11-1
pH=2.85
2-2pH=2.86
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