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第27届中国化学奥林匹克(初赛)试题


第 27 届中国化学奥林匹克(初赛)试题(共 3 页)
第 1 题(12 分) 写出下列化学反应的方程式 1-1 加热时,三氧化二锰与一氧化碳反应产生四氧化三锰。 1-2 将 KCN 加入到过量的 CuSO4 水溶液中。 1-3 在碱性溶液中,Cr2O3 和 K3Fe(CN)6 反应。 1-4 在碱性条件下,Zn(CN)42?和甲醛反应。 1-5 Fe(OH)2 在常温

无氧条件下转化为 Fe3O4。 1-6 将 NaNO3 粉末小心加到熔融的 NaNH2 中,生成 NaN3(没有水生成) 。 第 2 题(23 分) 简要回答或计算 2-1 Bi2Cl82?离子中铋原子的配位数为 5,配体呈四角锥型分布,画出该离子的结构并指出 Bi 原子的杂化轨道类型。 2-2 在液氨中,Eθ(Na+/Na)=?1.89V,Eθ(Mg2+/Mg)=?1.74V,但可以发生 Mg 置换 Na 的反 应:Mg+2NaI=MgI2+2Na。指出原因。 2-3 将 Pb 加到氨基钠的液氨溶液中,先生成白色沉淀 Na4Pb,随后转化为 Na4Pb9 (绿色)而 溶解。在此溶液中插入两块铅电极,通直流电,当 1.0 mol 电子通过电解槽时,在哪个电极 (阴极或阳极)上沉积出铅?写出沉积铅的量。 2-4 下图是某金属氧化物的晶体结构示意图。图中,小球代表金属原子,大球代表氧原子, 细线框出其晶胞。

2-4-1 写出金属原子的配位数(m)和氧原子的配位数(n) 。 2-4-2 写出晶胞中金属原子数(p)和氧原子数(q) 。 2-4-3 写出该金属氧化物的化学式(金属用 M 表示) 。 2-5 向含[cis-Co(NH3)4(H2O)2]3+的溶液中加入氨水,析出含{Co[Co(NH3)4(OH)2]3}6+的难溶盐。 { Co[Co(NH3)4(OH)2]3}6+ 是以羟基为桥键的多核络离子,具有手性。画出其结构。 2-6 向 K2Cr2O7 和 NaCl 的混合物中加入浓硫酸制得化合物 X(154.9 g mol?1) 为暗红色 。X o 液体,沸点 117 C,有强刺激性臭味,遇水冒白烟,遇硫燃烧。X 分子有两个相互垂直的镜 面,两镜面的交线为二重旋转轴。写出 X 的化学式并画出其结构式。 2-7 实验得到一种含钯化合物 Pd[CxHyNz](ClO4)2, 该化合物中 C 和 H 的质量分数分别为 30.15% 和 5.06%。 将此化合物转化为硫氰酸盐 Pd[CxHyNz](SCN)2, C 和 H 的质量分数分别为 40.46% 则 和 5.94%。通过计算确定 Pd[CxHyNz](ClO4)2 的组成。
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2-8 甲烷在汽车发动机中平稳、完全燃烧是保证汽车安全和高能效的关键。甲烷与空气按一 定比例混合,氧气的利用率为 85%,计算汽车尾气中 O2、CO2、H2O 和 N2 的体积比(空气 中 O2 和 N2 体积比按 21: 79 计;设尾气中 CO2 的体积为 1) 。 第 3 题(11 分) 白色固体 A,熔点 182oC,摩尔质量 76.12 g mol?1,可代替氰化物用于提炼 金的新工艺。A 的合成方法有: (1)142oC 下加热硫氰酸铵; (2)CS2 与氨反应; (3)CaCN2 和(NH4)2S 水溶液反应(放出氨气)。 常温下, 在水溶液中可发生异构化反应, A 部分转化成 B。 3+ 酸性溶液中, 在氧化剂 A (如 Fe 、 2O2 和 O2) H 存在下能溶解金, 形成取 sp 杂化的 Au(I) 配 合物。 3-1 画出 A 的结构式。 3-2 分别写出合成 A 的方法(2)(3)中化学反应的方程式。 、 3-3 画出 B 的结构式。 3-4 写出 A 在硫酸铁存在下溶解金的离子方程式。 3-5 A 和 Au(I)形成的配合物中配位原子是什么? 3-6 在提炼金时,A 可被氧化成 C:2A→C + 2e?;C 能提高金的溶解速率。画出 C 的结构 式。写出 C 和 Au 反应的方程式。 第 4 题(7 分) 人体中三分之二的阴离子是氯离子,主要存在于胃液和尿液中。可用汞量法 测定体液中的氯离子:以硝酸汞(II)为标准溶液,二苯卡巴腙为指示剂。滴定中 Hg2+与 Cl?生成电离度很小的 HgCl2, 过量的 Hg2+与二苯卡巴腙生成紫色螯合物。 4-1 简述配制硝酸汞溶液时必须用硝酸酸化的理由。 4-2 称取1.713g Hg(NO3)2 ? xH2O,配制成500 mL溶液作为滴定剂。取20.00 mL 0.0100 molL?1 NaCl标准溶液注入锥形瓶,用1mL 5% HNO3酸化,加入5滴二苯卡巴腙指示剂,用上述硝酸 汞溶液滴定至紫色,消耗10.20 mL。推断该硝酸汞水合物样品的化学式。 4-3 取0.500 mL血清放入小锥形瓶, 加2mL去离子水、 4滴5%的硝酸和3滴二苯卡巴腙指示剂, 用上述硝酸汞溶液滴定至终点,消耗1.53mL。为使测量结果准确,以十倍于血清样品体积 的水为试样进行空白实验,消耗硝酸汞溶液0.80 mL。计算该血清样品中氯离子的浓度(毫 克/100毫升)。 第 5 题(10 分)M3XY 呈反钙钛矿结构,是一种良好的离子导体。M 为金属元素,X 和 Y 为非金属元素,三者均为短周期元素且原子序数 Z(X)<Z(M)<Z(Y)。M3XY 可由 M 和 X、M 和 Y 的二元化合物在约 500K,3MPa 的惰性气氛中反应得到。为避免采用高压条件,研究 者发展了常压下的合成反应: M + MXA + MY → M3XY + 1/2A2(g) A2 无色无味。反应消耗 0.93g M 可获得 0.50 L A2 气体(25oC, 100kPa)。 (气体常量 R=8.314 kPa L mol-1 K-1) 5-1 计算 M 的摩尔质量。 5-2 A、M、X、Y 各是什么? 5-3 写出 M3XY 发生水解的方程式。 5-4 M3XY 晶体属于立方晶系,若以 X 为正当晶胞的顶点,写出 M 和 Y 的坐标以及该晶体 的最小重复单位。 第6题 (10 分)某同学从书上得知,一定浓度的 Fe2+、Cr(OH)4?、Ni2+ 、MnO42?和 CuCl3? 的
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水溶液都呈绿色。 于是, 请老师配制了这些离子的溶液。 老师要求该同学用蒸馏水、 H2SO4 稀 以及试管、胶头滴管、白色点滴板等物品和尽可能少的步骤鉴别它们,从而了解这些离子溶 液的颜色。请为该同学设计一个鉴别方案,用离子方程式表述反应并说明发生的现象(若 A 与 B 混合,必须写清是将 A 滴加到 B 中还是将 B 滴加到 A 中) 。 第7题(5分) 根据所列反应条件,画出A、B、C、D和F的结构简式。

第 8 题(10 分) 画出下列反应中合理的、带电荷中间体 1、3、5、7 和 8 以及产物 2、4、6、 9 和 10 的结构简式。 8-1 8-2 8-3 8-4
O (n-C5H11)2CuLi 3

H2O 4

第 9 题(12 分) 9-1 常用同位素标记法研究有机反应历程。如利用 18O 标记的甲醇钠研究如下反应, 发现最 终产物不含 18O。根据实验事实画出中间体的结构简式。

9-2 某同学进行如下实验时在碱性条件下得到了两个产物 D 和 E, 产率分别为 74.3%和 25.7%。

(1)画出产物 D 和 E 的结构简式。 (2)指明此反应所属的具体反应类型。 (3)简述 D 产率较高的原因。 (4)简述反应体系加入二氧六环的原因。

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