第21届中国化学奥林匹克初赛试题及答案.docx

1、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 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11总分满 分12 6 10 7 10 12 8 4 10 12 9 100相对原子质量H He1.0084.003Li Be B C N O F Ne 10.81 14.01 16.00 19.006.941 9.012 12.01 20.18Na Mg Al Si P S Cl Ar

2、22.99 24.31 28.09 32.0726.98 30.97 35.45 39.95K Ca Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn Ga Ge As Se Br Kr39.10 40.08 44.96 47.8850.94 52.00 54.94 55.85 58.93 58.69 63.55 65.39 69.72 72.61 74.92 78.96 79.90 83.80Rb Sr Y Zr Nb Mo Tc Ru Rh Pd Ag Cd In Sn Sb Te I Xe 88.91 91.22 92.91 95.94 98.91 101.1 102.9 106

3、.4 118.7 121.8 131.385.47 87.62 107.9 112.4 114.8 127.6 126.9Hf Ta W Re Os Ir Pt Au Hg Tl Pb Bi Po At RnCs BaLa-Lu132.9 137.3 178.5 180.9 183.9 195.1 197.0 200.6 204.4 207.2 209.0186.2 190.2 192.2210 222Fr RaRf Db Sg Bh Hs Mt Ds Rg223 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

4、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? = SiO 4 ? + 2 H 4 ? + 4H ? (1 分)42 (1 分) SiO4 2O = Si(OH)4 + 4OH若写成 Si + 2OH? + H 2? + 2 H 2? + 3H ?，也得同样的分。2O = SiO3 2 SiO3 2O = 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

5、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，C

6、H51-3 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。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 22003 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

7、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 + H2ONH2OH + HN*O2 B + H2ONH2OH + 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)A BH*N NO OH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

8、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 363.63 pm，c 1766.63 pm；晶体密度 = 2.35 gcm-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 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

9、 年9 月18 日 共 12 页 3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）ZM ZMm = = MgCl = MgCl2 2V VN a c N2 oA sin120 AZ =a csin120o N2AMMgCl22.35103(363.6310-12

10、)2(1766.6310-12)0.8666.0221023(95.2110-3)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=3.003.02，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400 oC，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

11、分数/ 20 50 70 90样品的质量损失/ 7.4 18.5 25.8 33.3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（37.00.5）%，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。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 4样

12、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0.255 g 样 品，与25 mL

13、4 mol?L-1 氢氧化钠水溶液在100 mL 圆底烧瓶中混合，加热回流1 小时；冷至室温，加入50 mL20% 硝酸后，用25.00 mL 0.1000 mol?L-1 硝酸银水溶液处理，再用0.1000 mol?L-1 NH4SCN 水溶液滴定剩余的硝酸银，以硫酸铁铵为指示剂，消耗了6.75 mL。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）C6H5CH2ClNaOH C6H5CH2OH NaClNaOHHNO3NaNO3H2O (此式不计分 )AgNO3NaClAgClNaNO3NH4SCNAgNO3AgSCNNH4NO3Fe3+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。