第28届国际化学奥林匹克竞赛试题答案

第28届国际化学奥林匹克竞赛试题【题目】第28届国际化学奥林匹克竞赛试题【一、选择题】1.下列气体中最具有还原性的是（）A.氢气B.氮气C.氧气D.氯气2.以下反应中属于氧化还原反应的是（）A.HCl+NaOH=NaCl+H2OB.2H2O2=2H2O+O2C.CH4+2O2=CO2+2H2OD.CaO+H2O=Ca(OH)23.下列元素的半径最大的是（）A.NB.PC.AsD.Sb4.以下物质中不属于共价晶体的是（）A.PCl5B.C6H12O6C.H2OD.SiO25.以下物质中不具有折射现象的是（）A.水晶体B.天然气C.玻璃D.钻石【二、填空题】1.简述酒精灯的工作原理：酒精进入酒精灯中加热蒸发后与空气中的氧气混合着燃烧，释放出大量热能和二氧化碳、水。

2.请写出硫酸的化学式：H2SO43.有一种酸化剂可以直接氧化硫酸强度汞，该酸化剂是（）：MnO4-4.将10.0g PbSO4加入过量N/10 NaOH溶液中，溶液中存在3.428gPb2+，平均每分得到0.2500L H2，求助该PbSO4的化学计量比。

方案：（PbO与N/10 NaOH中和）2PbO+2NaOH+O2=2Na2PbO2+H2O（计算：3.428g Pb2+对应的PbSO4的质量）3.428×207.2/479.38=1.483g PbSO4（计算：1.483g PbSO4可产生的H2的体积）1mol PbSO4能释放出1mol H2，1mol PbSO4的分子量为303.27g/mol，由此计算得到可能产生的H2为0.0489mol，此时可释放H2的NaOH体积为0.4897L。

（计算：化学计量比m(Pb):m(SO4)）PbSO4的分子量为303.27g/mol，1.483g PbSO4中的Pb质量为0.6399g，在计算中得到化学计量比为0.6399:0.8435，化学计量比为3:4。

5.将盐酸和硝酸混合，产生氧气和二氧化氮的化学方程式：4HCl+HNO3=NO2+2H2O+3Cl2【三、问答题】1.什么是键长，它与原子性质有何关系？答：键长是指两个原子之间化学键的长度，它与原子的电子云密度、共享电子数、核电性有关系。

第28届中国化学奥林匹克初赛试题及标准答案第1题〔6分)合成氨原料气由天然气在高温下与水和空气反应而得。

涉及的主要反应如下：〔1〕CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g)〔2〕2CH4(g)+O2(g)2CO(g)+4H2(g)〔3〕CO(g)+H2O(g)H2(g)+CO2(g)假设反应产生的CO全部转化为CO2，CO2被碱液完全吸收吸收，剩余的H2O通过冷凝干燥除去。

进入合成氨反应塔的原料气为纯洁的N2和H2。

1-1为使原料气中N2和H2的体积比为1:3，推出起始气体中CH4和空气的比例。

设空气中O2和N2的体积比为1:4.所有气体均按理想气体处理。

1-2计算反应〔2〕的反应热。

已知：〔4〕C(s)+2H2(g)CH4(g) ΔH4=-74.8kJ·mol-1〔5〕C(s)+1/2O2(g)CO(g) ΔH5=-110.5kJ·mol-1第2题〔5分)连二亚硫酸钠是一种常用的复原剂。

硫同位素交换和顺磁共振实验证实，其水溶液中存在亚磺酰自由基负离子。

2-1写出该自由基负离子的结构简式，根据VSEPR理论推测其形状。

2-2连二亚硫酸钠与CF3Br反应得到三氟甲烷亚硫酸钠。

文献报道，反应过程主要包括自由基的产生、转移和湮灭〔生成产物〕三步，写出三氟甲烷亚磺酸根形成的反应机理。

第3题〔6分) 2013年，科学家通过计算预测了高压下固态氮的一种新结构：N8分子晶体。

其中，N8分子呈首位不分的链状结构；按价键理论，氮原子有4种成键方式；除端位以外，其他氮原子采用3种不同类型的杂化轨道。

3-1画出N8分子的Lewis结构并标出形式电荷。

写出段位之外的N原子的杂化轨道类型。

3-2画出N8分子的构型异构体。

第4题〔5分)2014年6月18日，发明开夫拉〔Kevlar〕的波兰裔美国化学家Stephanie Kwolek 谢世，享年90岁。

开夫拉的强度比钢丝高5倍，用于制防弹衣，也用于制从飞机、装甲车、帆船到 的多种部件。

第28届（2014年8月30日）中国化学奥林匹克（初赛）试题（含参考答案）学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________一、计算题1．合成氨原料气由天然气在高温下与水和空气反应而得。

涉及的主要反应如下：①CH4(g)+H2O(g)→CO(g)+3H2(g)②2CH4(g)+O2(g)→2CO(g)+4H2(g)③CO(g)+H2O(g)→H2(g)+CO2(g)假设反应产生的CO全部转化为CO2，CO2被碱液完全吸收，剩余的H2O通过冷凝干燥除去。

进入合成氨反应塔的原料气为纯净的N2和H2。

(1)为使原料气中N2和H2的体积比为1：3，推出起始气体中CH4和空气的比例_______(设空气中O2和N2的体积比为1：4，所有气体均按理想气体处理)。

(2)已知：④C(s)+2H2(g)→CH4(g) ∆H4=-74.8kJ∙mol-1⑤C(s)+1/2O2(g)→CO(g) ∆H5=-110.5kJ∙mol-1计算反应②的反应热_______。

二、填空题2．连二亚硫酸钠是一种常用的还原剂。

硫同位素交换和顺磁共振实验证实，其水溶液中存在亚磺酰自由基负离子。

(1)写出该自由基负离子的结构简式_______，根据VSEPR理论推测其形状_______。

(2)连二亚硫酸钠与CF3Br反应得到三氟甲烷亚磺酸钠。

文献报道，反应过程主要包括自由基的产生、转移和湮灭(生成产物)三步，写出三氟甲烷亚磺酸根形成的反应机理_______。

3．2013年，科学家通过计算预测了高压下固态氮的一种新结构：N8分子晶体。

其中，N8分子呈首尾不分的链状结构；按价键理论，氮原子有4种成键方式；除端位以外，其他氮原子采用3种不同类型的杂化轨道。

(1)画出N8分子的Lewis结构并标出形式电荷_______(写出端位之外的N原子的杂化轨道类型)。

(2)画出N8分子的构型异构体_______。

第28届中国化学奥林匹克（决赛）实验考试2014年11月28日长春钙化合物的制备和有机钙化合物中钙质量分数的测定特别提示实验考试过程中必须实验服，戴防护眼镜，过肩长发必须盘上。

如有违规，第一次将受到监考教师的警告，第二次实验成绩将被扣除5分，第三次将被取消实验考试资格，实验考试成绩以零分计。

严禁携带手机及其他电子通信产品进入实验考试区，如有违规，取消实验考试资格，实验考试成绩以零分计。

注意事项1．开始实验前务必在实验报告上填写营号。

2．进入考场前请仔细阅读实验考试须知，进入实验室后，一切服从监考教师安排。

按照清单检查所提供设备、仪器、玻璃器皿、试剂和材料是否齐全、完好，若有问题，应及时报告监考教师。

确认无误后，开始阅读试题。

清点仪器和阅读试题的时间为20分钟。

主考教师宣布实验开始指令后，正式开始实验。

3．实验考试时间为4个小时。

每延时3分钟扣1分；延长时间最多不超过15分钟。

4．实验考试中禁止交谈，中途离开或再次进入实验室须监考教师同意。

5．必须依照实验规程使用实验药品和实验设备，一旦发生安全事故，必须立即报告监考教师。

因个人操作不当引起安全事故、打碎玻璃仪器，按规定扣分。

6．若实验失败，可自行决定是否重做，或向监考教师索要样品进行后续实验。

7．所有实验记录及问题解答一律写在实验报告指定位置，写于其他位置无效。

不得私自涂改原始数据，若需改动应向监考教师报告，经监考教师及营员本人同时签字确认。

8．实验结束，将实验试题、实验报告及所要求的相关物品一并交予监考教师。

9．实验结束后需清洗仪器、整理台面（不计入实验时间）。

经监考教师许可，离开实验室。

在实验台上的仪器和物品序号仪器/物品规格个/人备注1 加热磁力搅拌器上海豫康 12 滴定台 13 蝴蝶夹 14 去离子水洗瓶（塑料）500 mL 15 移液管A级，20.00 mL 16 滴定管A级，50.00 mL 17 移液管架木质2人共用8 抹布 19 塑料盘2人共用装垃圾10 pH试纸50 mL广口瓶盛装2人共用11 滤纸片塑料盘盛装2人共用12 去离子水（塑料桶）5L 2人共用13 水泵立式4人共用位于实验台两侧实验室边台上的仪器和物品序号仪器/物品规格个/人备注1 烘箱8人共用2 电子天平0.01 g/610 g 4人共用3 邻羟基苯甲酸甲酯 A.R，60 mL滴瓶4人共用搪瓷盘内4 石灰石粉粉末，50 mL广口瓶4人共用搪瓷盘内5 氢氧化钠 A.R，500g 塑料瓶4人共用搪瓷盘内6 称量纸10 cm×10cm 若干搪瓷盘内试剂架上的仪器和物品序号仪器/物品规格个/人备注1 盐酸溶液 6 mol·L－1，125 mL滴瓶2人共用对面2人共用2 硝酸溶液 6 mol·L－1，125 mL滴瓶2人共用对面2人共用3 氢氧化钠溶液 6 mol·L－1，125 mL滴瓶2人共用对面2人共用4 乙二胺四乙酸二钠盐500 mL塑料瓶每人一瓶（EDTA）标准溶液5 硫酸镁溶液60 mL滴瓶每人一瓶6 铬黑T指示剂0.5%水溶液，30ML滴瓶2人共用7 有机钙溶液500 mL塑料瓶每人一瓶8 缓冲溶液pH＝10，250 mL白玻瓶2人共用对面2人共用搪瓷盘内的仪器和物品（2人共用）序号仪器/物品规格个数备注1 烧瓶托250mL2 每人1个2 剪刀 2 每人2把3 镊子 2 每人1个4 带孔硅胶塞 2 每人1个5 洗耳球 2 每人1个6 滤纸10 cm×10cm 若干7 标签纸若干8 胶管4根每人2根9 双顶丝 4 每人2个10 烧瓶夹 4 每人2个11 线手套2副每人1副12 防护镜 2 每人1个13 一次性手套 2 每人1副整理箱内的仪器和物品序号仪器/物品规格个数备注1 圆底烧瓶100 mL 12 锥形瓶100 mL 13 锥形瓶250 mL 24 烧杯50 mL 15 烧杯250 mL 16 烧杯500 mL 17 球形冷凝管19#，20 mm 18 量筒10 mL 19 量筒100 mL 110 玻璃搅拌棒15 cm 111 表面皿10 cm 112 蒸发皿150 mL 113 布氏漏斗8 cm 114 抽滤瓶250mL 115 磁子 1 cm 116 药勺 117 胶头滴管 2钙化合物的制备和有机钙化合物中钙质量分数的测定一、实验内容1．化合物A的合成：以冬青油（邻羟基苯甲酸甲酯）为原料，在水溶液中进行反应，合成化合物A。

第28届中国化学奥林匹克（决赛）实验考试2014年11月28日长春钙化合物的制备和有机钙化合物中钙质量分数的测定特别提示实验考试过程中必须实验服，戴防护眼镜，过肩长发必须盘上。

如有违规，第一次将受到监考教师的警告，第二次实验成绩将被扣除5分，第三次将被取消实验考试资格，实验考试成绩以零分计。

严禁携带手机及其他电子通信产品进入实验考试区，如有违规，取消实验考试资格，实验考试成绩以零分计。

注意事项1．开始实验前务必在实验报告上填写营号。

2．进入考场前请仔细阅读实验考试须知，进入实验室后，一切服从监考教师安排。

按照清单检查所提供设备、仪器、玻璃器皿、试剂和材料是否齐全、完好，若有问题，应及时报告监考教师。

确认无误后，开始阅读试题。

清点仪器和阅读试题的时间为20分钟。

主考教师宣布实验开始指令后，正式开始实验。

3．实验考试时间为4个小时。

每延时3分钟扣1分；延长时间最多不超过15分钟。

4．实验考试中禁止交谈，中途离开或再次进入实验室须监考教师同意。

5．必须依照实验规程使用实验药品和实验设备，一旦发生安全事故，必须立即报告监考教师。

因个人操作不当引起安全事故、打碎玻璃仪器，按规定扣分。

6．若实验失败，可自行决定是否重做，或向监考教师索要样品进行后续实验。

7．所有实验记录及问题解答一律写在实验报告指定位置，写于其他位置无效。

不得私自涂改原始数据，若需改动应向监考教师报告，经监考教师及营员本人同时签字确认。

8．实验结束，将实验试题、实验报告及所要求的相关物品一并交予监考教师。

9．实验结束后需清洗仪器、整理台面（不计入实验时间）。

经监考教师许可，离开实验室。

在实验台上的仪器和物品序号仪器/物品规格个/人备注1 加热磁力搅拌器上海豫康 12 滴定台 13 蝴蝶夹 14 去离子水洗瓶（塑料）500 mL 15 移液管A级，20.00 mL 16 滴定管A级，50.00 mL 17 移液管架木质2人共用8 抹布 19 塑料盘2人共用装垃圾10 pH试纸50 mL广口瓶盛装2人共用11 滤纸片塑料盘盛装2人共用12 去离子水（塑料桶）5L 2人共用13 水泵立式4人共用位于实验台两侧实验室边台上的仪器和物品序号仪器/物品规格个/人备注1 烘箱8人共用2 电子天平0.01 g/610 g 4人共用3 邻羟基苯甲酸甲酯 A.R，60 mL滴瓶4人共用搪瓷盘内4 石灰石粉粉末，50 mL广口瓶4人共用搪瓷盘内5 氢氧化钠 A.R，500g 塑料瓶4人共用搪瓷盘内6 称量纸10 cm×10cm 若干搪瓷盘内试剂架上的仪器和物品序号仪器/物品规格个/人备注1 盐酸溶液 6 mol·L－1，125 mL滴瓶2人共用对面2人共用2 硝酸溶液 6 mol·L－1，125 mL滴瓶2人共用对面2人共用3 氢氧化钠溶液 6 mol·L－1，125 mL滴瓶2人共用对面2人共用4 乙二胺四乙酸二钠盐500 mL塑料瓶每人一瓶（EDTA）标准溶液5 硫酸镁溶液60 mL滴瓶每人一瓶6 铬黑T指示剂0.5%水溶液，30ML滴瓶2人共用7 有机钙溶液500 mL塑料瓶每人一瓶8 缓冲溶液pH＝10，250 mL白玻瓶2人共用对面2人共用搪瓷盘内的仪器和物品（2人共用）序号仪器/物品规格个数备注1 烧瓶托250mL2 每人1个2 剪刀 2 每人2把3 镊子 2 每人1个4 带孔硅胶塞 2 每人1个5 洗耳球 2 每人1个6 滤纸10 cm×10cm 若干7 标签纸若干8 胶管4根每人2根9 双顶丝 4 每人2个10 烧瓶夹 4 每人2个11 线手套2副每人1副12 防护镜 2 每人1个13 一次性手套 2 每人1副整理箱内的仪器和物品序号仪器/物品规格个数备注1 圆底烧瓶100 mL 12 锥形瓶100 mL 13 锥形瓶250 mL 24 烧杯50 mL 15 烧杯250 mL 16 烧杯500 mL 17 球形冷凝管19#，20 mm 18 量筒10 mL 19 量筒100 mL 110 玻璃搅拌棒15 cm 111 表面皿10 cm 112 蒸发皿150 mL 113 布氏漏斗8 cm 114 抽滤瓶250mL 115 磁子 1 cm 116 药勺 117 胶头滴管 2钙化合物的制备和有机钙化合物中钙质量分数的测定一、实验内容1．化合物A的合成：以冬青油（邻羟基苯甲酸甲酯）为原料，在水溶液中进行反应，合成化合物A。

第28届中国化学奥林匹克初赛试题及标准答案第1题（6分)合成氨原料气由天然气在高温下与水和空气反应而得。

涉及的主要反应如下：（1）CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g)（2）2CH4(g)+O2(g)2CO(g)+4H2(g)（3）CO(g)+H2O(g)H2(g)+CO2(g)假设反应产生的CO全部转化为CO2，CO2被碱液完全吸收吸收，剩余的H2O通过冷凝干燥除去。

进入合成氨反应塔的原料气为纯净的N2和H2。

1-1为使原料气中N2和H2的体积比为1:3，推出起始气体中CH4和空气的比例。

设空气中O2和N2的体积比为1:4.所有气体均按理想气体处理。

1-2计算反应（2）的反应热。

已知：（4）C(s)+2H2(g)CH4(g) ΔH4=-74.8kJ·mol-1（5）C(s)+1/2O2(g)CO(g) ΔH5=-110.5kJ·mol-1第1题：1-1 4份N2，需12份H2；4份N2由空气引入时，同时引入l份O2。

由反应(2)和(3)，l份O2需2份CH4，产生6份H2；另外的6份H2由反应(l)和(3)提供，再需要6/4份CH4;因此，起始体系中CH4和O2的比例为3.5:1，故CH4和空气的比例为3.5:5 即7:101-2 反应(5)×2－反应(4)×2，得反应(2)，(2)的反应热：△H2=-110.5 kJ·mol-1×2-(-74.8 kJ·mol-1×2) = -71.4 kJ·mol-1第2题（5分)连二亚硫酸钠是一种常用的还原剂。

硫同位素交换和顺磁共振实验证实，其水溶液中存在亚磺酰自由基负离子。

2-1写出该自由基负离子的结构简式，根据VSEPR理论推测其形状。

2-2连二亚硫酸钠与CF3Br反应得到三氟甲烷亚硫酸钠。

文献报道，反应过程主要包括自由基的产生、转移和湮灭（生成产物）三步，写出三氟甲烷亚磺酸根形成的反应机理。

第28届中国化学奥林匹克初赛试题、答案和评分标准第1题(6分) 合成氨原料气由天然气在高温下与水和空气反应而得。

涉及的主要反应如下：(1) CH4(g) + H2O(g) → CO(g) + 3H2(g)(2) 2CH4(g) + O2(g) → 2CO(g) + 4H2(g)(3) CO (g) + H2O(g)→ H2(g) + CO2(g)假设反应产生的CO全部转化为CO2，CO2被碱液完全吸收，剩余的H2O通过冷凝干燥除去。

进入合成氨反应塔的原料气为纯净的N2和H2。

1-1为使原料气中N2和H2的体积比为1 : 3，推出起始气体中CH4和空气的比例。

设空气中1-2计算反应(2)的反应热。

已知：(4) C(s) + 2H2(g) → CH4(g) ΔH4 = -74.8 kJ mol-1-1第2题(5分) 连二亚硫酸钠是一种常用的还原剂。

硫同位素交换和顺磁共振实验证实，其水溶液中存在亚磺酰自由基负离子。

2-1写出该自由基负离子的结构简式，根据VSEPR理论推测其形状。

2-2连二亚硫酸钠与CF3Br反应得到三氟甲烷亚磺酸钠。

文献报道，反应过程主要包括自由基的产生、转移和湮灭(生成产物)三步，写出三氟甲烷亚磺酸根形成的反应机理。

第3题(6分) 2013年，科学家通过计算预测了高压下固态氮的一种新结构：N8分子晶体。

其中，N8分子呈首尾不分的链状结构; 按价键理论，氮原子有4种成键方式; 除端位以外，其他氮原子采用3种不同类型的杂化轨道。

3-1共4分：Lewis结构2分；形式电荷1分（错1个扣0.5分，扣完为止；答案中未示出的4个N若标0，不扣分）；杂化轨道类型1分（错1个扣0.5分，扣完为止）。

若Lewis结构错误，全题得零分。

3-2 N8分子的构型异构体有顺式和反式两种：1分1分两种异构体中，若省略了孤对电子，不扣分。

第4题(5分) 2014年6月18日，发明开夫拉(Kevlar) 的波兰裔美国女化学家Stephanie Kwolek 谢世，享年90岁。