第 24届中国化学奥林匹克初赛)试题及答案资料

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1、中国化学会第 24 届全国高中学生化学竞赛(省级赛区)试卷 2010 年 9 月 12 日 共 8 页 1中国化学会第 24 届全国高中学生化学竞赛(省级赛区)试卷(2010 年 9 月 12 日)题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 总分满分 15 5 7 8 11 8 13 6 11 7 9 100得分阅 卷人签名l 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。l 试卷装订成册,不得拆散。所有解答必须写在指定的位置,用铅笔解答无效(包括作图)。草稿纸在最后一页。不得将任何纸张带入考场。

2、l 凡要求计算者,须给出计算过程,没有计算过程无效。l 姓名、报名号和所属学校等必须写在首页左侧指定位置,写于其他地方者按废卷论处。l 用涂改液涂改的解答无效。l 允许使用非编程计算器以及直尺等文具。元素周期表H He1.0084.003 Li Be B C N O F6.941 9.012 14.01 16.00 19.00Ne10.81 12.01 20.18 Na Mg Al Si P S Cl22.99 24.31 26.98 28.09 30.97 32.07 35.45Ar39.95 K Ca Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn Ga Ge As Se Br3

3、9.10 40.08 44.96 47.88 50.94 52.00 54.94 55.85 58.93 58.69 63.55 65.39Kr69.72 72.61 74.92 78.96 79.90 83.80 Rb Sr Y Zr Nb Mo Tc Ru Rh Pd Ag Cd In Sn Sb Te I Xe85.47 87.62 88.91 91.22 92.91 95.94 98.91 101.1 102.9 106.4 107.9 118.7 121.8 131.3112.4 114.8 127.6 126.9Cs Hf Ta W Re Os Ir Pt Au Hg Tl Pb

4、Bi Po At RnBaLa-Lu132.9 137.3 186.2 190.2 192.2 195.1 197.0178.5 180.9 183.9 200.6 204.4 207.2 209.0 210 222Fr RaDs Rg Cn Unt Uuq Uup Uuh Uus UuoRf Db Sg Bh Hs Mt223 226 Ac-LrLa Ce Pr Nd Pm Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb LuAc Th Pa U Np Pu Am Cm Bk Cf Es Fm Md No Lr气体常数 R8.31447 J K-1 mol-1 法拉第常数 F96485

5、 C mol-1 阿佛加德罗常数 N 23 mol-1 A6.02214210第 1 题 (15 分)1-1 2009 年 10 月合成了第 117 号元素,从此填满了周期表第七周期所有空格,是元素周期系发展的一个里程碑。117 号元素是用 249Bk 轰击 48Ca 靶合成的,总共得到 6 个 117 号元素的原子,其中 1 个原子经 p 次 衰变得到 270Db 后发生裂变;5 个原子则经 q 次 衰变得到 281Rg 后发生裂变。用元素周期表上的 117 号元素符号,写出得到 117 号元素的核反应方程式(在元素符号的左上角和左下角分别标出质量数和原子序数)。中国化学会第 24 届全国高

6、中学生化学竞赛(省级赛区)试卷 2010 年 9 月 12 日 共 8 页 21-2 写出下列结构的中心原子的杂化轨道类型:I+XeF FFIFF -(C6H5)IF5(C6H5)2Xe+I(C6H5)21-3 一氯一溴二(氨基乙酸根)合钴(III)酸根离子有多种异构体,其中之一可用如下简式表示。请依样画出其他所有八面体构型的异构体。ClN NOOBr第 2 题 (5 分) 最近我国有人报道,将 0.1 mol L-1 的硫化钠溶液装进一只掏空洗净的鸡蛋壳里,将蛋壳开口朝上,部分浸入盛有 0.1 mol L-1 的氯化铜溶液的烧杯中,在静置一周的过程中,蛋壳外表面逐渐出现金属铜,同时烧杯中的溶

7、液渐渐褪色,并变得混浊。2-1 设此装置中发生的是铜离子和硫离子直接相遇的反应,已知 (Cu2+/Cu)和 (S/S2-)分别为 0.345V 和-0.476 V,nFE RTlnK, 表示反应的标准电动势,n 为该反应得失电子数。计算 25oC 下硫离子和铜离子反应得到铜的反应平衡常数,写出平衡常数表达式。2-2 金属铜和混浊现象均出现在蛋壳外,这意味着什么?2-3 该报道未提及硫离子与铜离子相遇时溶液的 pH。现设 pH = 6,写出反应的离子方程式。中国化学会第 24 届全国高中学生化学竞赛(省级赛区)试卷 2010 年 9 月 12 日 共 8 页 32-4 请对此实验结果作一简短评论

8、。第 3 题 (7 分) 早在 19 世纪人们就用金属硼化物和碳反应得到了碳化硼。它是迄今已知的除金刚石和氮化硼外最硬的固体。1930 年确定了它的理想化学式。左下图是 2007 年发表的一篇研究论文给出的碳化硼晶胞简图。3-1 该图给出了晶胞中的所有原子,除“三原子”(中心原子和与其相连的 2 个原子)外,晶胞的其余原子都是 B12 多面体中的 1 个原子,B12 多面体的其他原子都不在晶胞内,均未画出。图中原子旁的短棍表示该原子与其他原子相连。若上述“三原子”都是碳原子,写出碳化硼的化学式。3-2 该图有什么旋转轴?有无对称中心和镜面?若有,指出个数及它们在图中的位置(未指出位置不得分)。

9、3-3 该晶胞的形状属于国际晶体学联合会在 1983 年定义的布拉维系七种晶胞中的哪一种?(注:国际晶体学联合会已于 2002 年改称 Bravais systems 为 lattice systems, 后者尚无中文译名。)第 4 题 (8 分)4-1 分别将 O2、KO2、BaO2 和 O2AsF6填入与 OO 键长相对应的空格中。OO 键长 112 pm 121 pm 128 pm 149 pm化学式4+,其 OO 的键长4-2 在配合物 A 和 B 中,O2 为配体与中心金属离子配位。A 的化学式为Co2O2(NH3)10为 147 pm;B 的化学式为 Co(bzacen)PyO2,

10、其 OO 的键长为 126 pm,Py 是吡啶(C5H5N),bzacen 是四齿配-)=CHC(CH体 C6H5C(O 3)=NCH22。B 具有室温吸氧,加热脱氧的功能,可作为人工载氧体。画出 A 和B 的结构简图(图中必须明确表明 OO 与金属离子间的空间关系),并分别指出 A 和 B 中 Co 的氧化态。配合物 A B结构简图Co 的氧化态中国化学会第 24 届全国高中学生化学竞赛(省级赛区)试卷 2010 年 9 月 12 日 共 8 页 4第 5 题 ( 11 分) 把红热的玻棒插入橙红色固体 A 中,A 受热后喷射出灰绿色粉末 B 和无色无味气体 C。镁在 C 中加热生成灰色固体

11、 D。B 在过量的 NaOH 溶液中加热溶解,得到绿色溶液 E。将适量 H2O2 加入 E 中,加热,得到黄色溶液 F。F 酸化后变为橙色溶液 G。向 G 中加入 Pb(NO3)2 溶液,得到黄色沉淀 H。5-1 写出 A、B、C、D、E、F、G 和 H 的化学式。A B C DE F G H5-2 写出由 E 转变为 F,F 转变为 G,G 转变为 H 的离子方程式。E 转变为 FF 转变为 GG 转变为 H5-3 A 中的金属元素 M 可以形成 MO2 和 ZnM2O4, 它们均为磁性材料,广泛用于制作磁带和磁盘。分别写出MO2 和 ZnM2O4 中 M 的价电子组态。5-4 A中的金属元

12、素 M 可以形成不同形式的羰基化合物或者羰基阴离子,按照18 电子规则画出Na2M2(CO)10的阴离子结构,指出 M 的氧化态。第 6 题(8 分)在我国青海、西藏等地有许多干涸盐湖盛产一种钠盐 Q。Q 为一种易溶于水的白色固体。Q的水溶液用硫酸酸化,得到弱酸X。X为无色小片状透明晶体。X和甲醇在浓硫酸存在下生成易挥发的E。E在空气中点燃呈现绿色火焰。E 和 NaH 反应得到易溶于水的白色固态化合物 Z(分子量 37.83)。6-1 写出由 Q 得到 X 的离子方程式。6-2 写出 X 在水中的电离方程式。6-3 写出 X 和甲醇在浓硫酸存在下生成 E 的化学方程式。6-4 写出 E 燃烧反

13、应的化学方程式。6-5 写出由 E 和 NaH 制备 Z 的化学反应方程式。6-6 Z 在水溶液里的稳定性与溶液 pH 有关,pH 越大越稳定。为什么?中国化学会第 24 届全国高中学生化学竞赛(省级赛区)试卷 2010 年 9 月 12 日 共 8 页 56-7 近年来,用 Z 和过氧化氢构建一种新型碱性电池已成为热门的研究课题。该电池放电时,每摩尔 Z 释放8 摩尔电子,标准电动势大于 2 V。写出这种电池放电反应的离子方程式。第 7 题 (13 分) 分子筛是一种天然或人工合成的泡沸石型水合铝硅酸盐晶体。人工合成的分子筛有几十种,皆为骨架型结构,其中最常用的是 A 型、X 型、Y 型和丝

14、光沸石型分子筛,化学组成可表示为MmAlpSiqOn(p+q)xH2O。7-1 Si4+、Al3+ 和 O2- 的离子半径分别为 41 pm、50 pm 和 140 pm,通过计算说明在水合铝硅酸盐晶体中 Si4+3+ 各占据由氧构成的何种类型的多面体空隙。和 AlSi4+ Al3+7-2 上述化学式中的 n 等于多少?说明理由。若 M 为 2 价离子,写出 m 与 p 的关系式。7-3 X 光衍射测得 Si-O 键键长为 160 pm。此数据说明什么?如何理解?7-4 说明以下事实的原因: 硅铝比(有时用 SiO2/Al2O3 表示)越高,分子筛越稳定;最小硅铝比不小于 1。7-5 人 工

15、合 成 的 A 型 分 子 筛 钠 盐 , 属 于 立 方 晶 系 , 正 当 晶 胞 参 数 a 2464 pm , 晶 胞 组 成 为5 Pa、700oC 加热 6 小时将结晶水完全除去,得Na96Al96Si96O384xH2O。将 811.5 克该分子筛在 1.0132510到 798.6 升水蒸气(视为理想气体)。计算该分子筛的密度 D。中国化学会第 24 届全国高中学生化学竞赛(省级赛区)试卷 2010 年 9 月 12 日 共 8 页 6第 8 题 ( 6 分) 在 25和 101.325kPa 下,向电解池通入 0.04193 A 的恒定电流,阴极(Pt,0.1 mol L-1 HNO3)放出氢气,阳极(Cu,0.1 mol L-1 NaCl)得到 Cu2+。用 0.05115 mol L-1 的 EDTA 标准溶液滴定产生的 Cu2+,消耗了 5

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