第中国化学奥林匹克初赛试题及评分标准
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第36届中国化学奥林匹克(初赛)评分标准一、总体评价第36届中国化学奥林匹克(初赛)评分标准在整体上表现出科学、公正和准确的原则。
该评分标准详细列出了考试的内容、分值分配、具体评分标准和考试形式,为考生提供了明确的指导。
同时,评分标准也体现了对化学知识应用、实验操作和问题解决能力的全面考察,有助于选拔具有潜力的优秀学生。
二、具体分析1.内容与分值分配本届化学奥林匹克初赛评分标准中,化学基础知识占比较大,为60分,实验操作和问题解决能力各占30分。
这样的分值分配能够充分考察学生对化学知识的掌握程度及应用能力,同时实验操作和问题解决能力的考察也有助于选拔具有创新和实践能力的优秀学生。
2.具体评分标准具体评分标准明确,能够客观、准确地评价学生的答题情况。
在化学基础知识部分,评分标准涵盖了物质结构与性质、化学反应原理、有机化学和分析化学等方面的知识点。
在实验操作部分,评分标准重视学生的实验操作技能、实验结果和报告的准确性。
在问题解决能力部分,评分标准关注学生分析和解决化学问题的能力。
3.考试形式本届化学奥林匹克初赛采用笔试和实验操作相结合的形式,能够全面考察学生的理论知识和实践能力。
笔试部分主要考察学生的化学基础知识和问题解决能力,时间安排合理。
实验操作部分能够充分考察学生的实验操作技能和实验结果的分析能力。
三、改进建议1.优化分值分配建议对分值分配进行微调,进一步提高实验操作和问题解决能力部分的分值比重。
这样可以更好地引导学生重视实践能力和问题解决能力的培养。
2.细化评分标准建议对具体评分标准进行进一步细化,增加更多具体的评价点。
这样可以让学生更加清楚地了解自己的不足之处,有针对性地提高自己的能力。
3.完善考试形式建议在未来的考试中增加更多的实际情境模拟题,以更好地考察学生解决实际问题的能力。
同时,也可以考虑引入在线考试系统,提高考试的公正性和准确性。
4.加强实验操作的规范性为了确保实验操作的规范性和安全性,建议在评分标准中明确规定实验操作的规范流程和注意事项。
参考答案和评分标准123456789101112131415C A B CD CD AC B BC CD A B B AD BC16.(7分)⑴O、S、Cl(1分,缺1个不给分)SOC12(1分,只要原子个数比正确就给分)⑵HCl+NaHSO3=NaCl+H2SO3或2HCl+Na2SO3=2NaCl+H2SO3(1分,H2SO3拆成SO2+H2O也对)⑶2ClSO3H+S2C12+C12=2SOC12+2SO2+2HCl(2分)⑷取少量待测液于试管中,加入足量H2O2,加入足量Ba(NO3)2,过滤(或静置),取滤液(或取上层清液),加入HNO3酸化的AgNO3溶液,有白色不溶沉淀生成。
说明含有Cl-或者加入过量的Ba(OH)2,过滤(或静置),取滤液(或取上层清液),加入HNO3酸化的AgNO3溶液,有白色不溶沉淀生成。
说明含有Cl-(2分,除杂给1分,检验Cl-给1分。
其他合理答案也给分)17.(13分)⑴将铜氧化,便于后续酸浸时进入溶液(1分)节能、环保(减少含氯化合物的挥发)(1分,答1点即可)⑵①Cu2(OH)3Cl+OH-=2Cu(OH)2+Cl-(2分)②2NH4VO3△=V2O5+2NH3+H2O(2分)2NH3+3V2O5△=N2+3H2O+6VO2(2分)⑶蒸发浓缩(至有晶膜出现)、冷却结晶;减少CuSO4•5H2O的溶解损失(共3分,每空1分)⑷pH=2.5时,c(H+)=10-2.5mol/L,c(OH-)=10-11.5mol/L,由Fe(OH)3的Ksp算的c(Fe3+)≈10-5mol/L,由Cu(OH)2的Ksp算的c(Cu2+)的最大允许浓度≈103mol/L(实际不可能),可确保CuSO4溶液中不含Fe2(SO4)3杂质。
(共2分,算得c(Fe3+)的近似浓度1分,结论1分)18.(10分)(1)7;F>N>O(2分,各1分)(2)sp2(1分)(3)NO+、NO3-(2分,各1分)2(4)6(1分)(5)①②(2分,1个点1分)②(0.745,0.745.0.872)(2分)19.(12分)(1)①-1282(2分)(2)①210℃左右(200~220范围内都对)(2分)②催化剂对生成N2的反应活性下降,副反应的速率变大。
第32届中国化学奥林匹克(初赛)试题答案与解析第1题(8分)根据所给条件按照要求书写化学反应方程式(要求系数为最简整数比)。
1-1氮化硅可用作LED的基质材料,它可通过等离子法用SiH4与氨气反应制得。
3SiH4 + 4NH3 == Si3N4 + 12H2↑解析:SiH4中Si正价H负价;NH3中N负价、H正价,直接配平产物为H2和Si3N4.1-2将擦亮的铜片投入装有足量的浓硫酸的大试管中,微热片刻,有固体析出但无气体产生,固体为Cu2S和另一种白色物质的混合物。
5Cu + 4H2SO4 == Cu2S↓+ 3CuSO4↓+ 4H2O解析:注意题目中说无气体产生,而这个题中由于产生了Cu2S,Cu显+1价,失电子数为1*2=2;S显-2价,得电子数为8,说明该反应是氧化还原反应且还有3mol Cu变成了Cu(II)。
产物中除了Cu2S外还有另一种白色固体析出,注意这里是析出不是沉淀,所以该白色固体是CuSO4,我们常说的CuSO4显蓝色指的是它的溶液和CuSO4·5H2O,而在浓硫酸中,浓硫酸具有脱水性,所以析出的是无水CuSO4,显白色。
再进行配平。
1-3在50o C水溶液中,单质碲与过量NaBH4反应制备碲氢化钠,反应过程中析出硼砂[Na2B4O5(OH)4·8H2O]2Te + 4NaBH4 + 17H2O == 2NaHTe + Na2B4O5(OH)4·8H2O↓+ 14H2↑解析:这个题目中,注意元素化合价的变动,首先要清楚碲氢化钠的化学式,由于Te是氧族元素,所以碲氢化钠的化学式NaHTe(类似于NaHS)。
根据硼砂的化学式判断参与反应的NaBH4的物质的量为4mol,所以有16molH(-1).根据得失电子数进行配平。
失电子的为H(-1)。
得电子的物质为Te单质和H2O中的部分H(+1).1-4天然气的无机成因十分诱人。
据称,地幔主成分之一的橄榄石与水和二氧化碳反应,可生成甲烷。
“扬子石化杯”2024年第38届中国化学奥林匹克(江苏赛区)初赛试卷可能用到的相对原子质量:H 1 He 4 N 14 0 16 Na 23 Cl 35.5 K 39 Ag 108 1. 本试卷共23题,用2小时完成,共100分。
2. 不可使用计算器。
3. 用铅笔作答无效。
4. 不可使用涂改液或修正带。
一、选择题(每小题有1个选项符合题意,每小题2分,共20分。
请将答案填在下方的表格内)。
1. 下列物质属千新型无机非金属材料的是(A. 石墨烯B. 有机玻璃Ba 137)C. 陶瓷D . 硬铝2. 已知Na 4S 203和Ca0Cl 2均属千混盐(由一种阳离子与两种酸根阴离子组成的盐)。
下列说法不汇确的是()A. Imo Na 4S 203固体中共含有6m o l离子B. 向Ca0Cl 2中加入足量稀硫酸会有Cl 2产生,被氧化与被还原的原子数相等C . 向Na 4S 203中加入足量稀硫酸时发生反应:2N a 4S 立+4H 2S044Na 2S04 +3S 上+S02个+4H 20。
D.so 2是含有极性键的非极性分子3. 实验室利用NaCl固体与浓H 2S04混合加热制取HCl气体,下列装置不能达到目的的是()甲A. 用装置甲来制取HCl气体C . 用装置丙来吸收HCI尾气a(>I,、齐i夜P�05B. 用装置乙来收集HCl气体D. 用装置丁来干燥HCI尾气阅读下列材料,完成4~5题人工光合作用的目标旨在借助光子提供的能量,利用光合中心通过光化学反应将太阳能储存在化学键中。
E 0(02 /H 20) = 1.23V图甲光合放氧催化剂的光合中心结构图图乙光解水机理示意图化工原料,是CO2加氢转化的主要产品之一。
请回答:(1)以合成C2H4为例,其合成反应为:6H2 (g)+2C02 (g) C H2 =C H2 (g)+4H20(g) L1H l m已知Hz的燃烧热为�H2;C H2 =C H2 (g)的燃烧热为�H3;H20(1)-H20(g)的热效应为�H4o 则,Af/1= (请用�H2,�H3、�H4表示)@该反应在较低温度时能自发进行,可能原因为@在体积为VL的恒容密闭容器中,以n(H2) : n (CO2) = 3 : 1的投料比发生上述反应,不同温度下平衡时的四种气态物质的物质的量如图1所示,a曲线代表的物质为,[温度下该反应的平衡常数K c为。
第37届中国化学奥林匹克(初赛)试题(2023年9月3日9:00~12:00)提示:1)凡题目中要求书写反应方程式,须配平且系数为最简整数比。
2)可能用到的常数:法拉第常数F = 9.6485×104 C·mol-1气体常数R = 8.3145 J·K-1·mol-1阿伏伽德罗常数N A = 6.0221×1023 mol-1玻尔兹曼常数k B=R/N A第1题(14分,占7%)镓的化合物1-1半导体工业中通过刻蚀制造微纳结构,GaN是重要的半导体材料,通常采用含氯气体在放电条件下进行刻蚀。
写出利用Ar-Cl2混合气体放电刻蚀GaN的化学方程式.1-2金属镓熔点很低但沸点很高其中存在二聚体Ga。
1990年,科学家将液态Ga和12在甲苯中超声处理,得到了组成为Gal的物质。
该物质中含有多种不同氧化态的Ga,具有两种可能的结构,分子式分别为Ga4I4(A)和Ga6I6(B),二者对应的阴离子分别为C和D,两种阴离子均由Ga和I构成且Array其中所有原子的价层均满足8电子。
写出示出A和B组成特点的结构笱式并标出Ga的氧化态,画出C和D的结构。
1-3GaI常用于合成低价Ga的化合物。
将GaI与Ar’Li(Ar’基如图所示,解答中直接采用简写Ar’)在-78℃的甲苯溶液中反应,得到晶体E,E中含有2个Ga原子:E在乙醚溶液中与金属钠反应得到晶体F, X射线晶体学表明,F中的Ga-Ga键长比E中短0.028 nm。
关于F中Ga-Ga的键级历史上曾有过争议,其中一种观点认为,F中的Ca价层满足8电子.基于该观点,画出E和F的结构式。
第2题(12分,占6%)复盐的组成在NH4Cl-CuCl-H2O体系中,结晶出一种淡蓝色的物质A,其组成可表示为x NH4Cl·CuCl2·y H2O。
称取1.4026 g晶体A,溶于水并在250 mL容量瓶中定容。
第 32 届中国化学奥林匹克(初赛)试题(2018 年 9 月 2 日 9:00 ~ 12:00)把试卷(背面朝上)放在桌面上,立即起立撤离考场。
·试卷装订成册,不得拆散。
所有解答必须写在指定的方框内,不得用铅笔填写。
草稿纸在最后一页。
不得持有任何其他纸张。
·姓名、报名号和所属学校必须写在首页左侧指定位置,写在其他地方者按废卷论处。
·允许使用非编程计算器以及直尺等文具。
第 1 题(8 分)根据所给条件按照要求书写化学反应方程式(要求系数为最简整数比)。
4[Na2B4O5(OH)4·8H2O]。
2-1 195 K,三氧化二磷在二氯甲烷中与臭氧反应得到P4O18。
画出P4O18分子的结构示意图。
2-2 CH2SF4是一种极性溶剂,其分子几何构型符合价层电子对互斥(VSEPR)模型。
画出Eco.EPDM属三元共聚物,由乙烯、丙烯及第三单体经溶液共聚而成。
2-3-1 EPDM 具有优良的耐紫外光、耐臭氧、耐腐蚀等性能。
写出下列分子中不可用于制备EPDM 的第三单体(可能多选,答案中含错误选项不得分)。
2-3-2 合成高分子主要分为塑料、纤维和橡胶三大类,下列高分子中与 EPDM 同为橡胶的是:为纪念门捷列夫发现元素周期律150 周年,国际纯粹和应用化学联合会将2019 年设为“国际化学元素周期表年”。
门捷列夫预言了多种当时未知的元素,A 即为其中之一。
将含元素 A 的硫化物矿在 N2气氛中800℃处理,分解产物中有 A 的硫化物 B;随后升温至825℃并向体系中通入氨气,得到红色化合物 C,C 溶于发烟硝酸得白色沉淀 D。
经过滤洗涤,D 在600℃与 COCl2反应,产物冷却后得液体 E,E 遇水生成 D,在E的 6mol·L-1盐酸溶液中通入 H2S 得沉淀 B;将D溶于NaOH 溶液,用硝酸调 H+浓度至约为0.3 mol·L-1,加入钼酸铵溶液,常温下反应产生橙黄色沉淀F,F 与十二钼磷酸结构等同;将D 加入H3PO2和H3PO3的混合溶液可得黄绿色的亚磷酸盐沉淀G,G 在碱性溶液中转化为黄色沉淀H,H放置时脱水变为 I, I 也可由D和A 的单质在高温下反应产生, D 变为 I 失重 15.3%。
“扬子石化杯”第30届中国化学奥林匹克竞赛(江苏赛区)初赛试卷可能用到的原子量:H:1C:12N:14O:16Na:23Al:27Cr:52Fe:56Ni:59 Zr:91.2W:183.81.本试卷共22题,用2小时完成,共120 分;2.可使用计算器;3.用铅笔作答无效;4.不可使用涂改液或修正带。
一、选择题(本题包括15小题,每小题4 分,共计60 分。
每小题有1~2 个选项符合题意。
请将答案填在下方的表格内。
)1.4月22日是世界地球日,今年在这个呼唤全体地球人爱护环境的日子,100多个国家代表齐聚联合国,签署应对气候变化的《巴黎协定》,迈出了全球合作保护环境的关键一步。
下列有关说法错误的是A.温室气体达到净零排放是《巴黎协定》的长期目标B.多开私家车以减轻公共交通压力、减少温室气体的排放C.要发展太阳能、风能等,减少对化石能源的依赖D.提倡自带布袋购物,减少一次性塑料袋的使用2.下列化学用语表示不正确的是A.NaClO 的电子式:B.氯乙烷分子的结构简式:H3C-CH2ClC.Mg 的结构示意图:D.质子数为7、中子数为8的氮原子:N873.用下列有关实验装置进行下列实验,选用仪器和操作都正确的是A.用甲装置可除去NO2中的NO B.用乙装置分离乙酸乙酯和饱和碳酸钠溶液C.用丙装置将海带灼烧成灰D.用丁装置验证溴乙烷发生消去反应4.常温下,下列各组离子在指定溶液中一定能大量共存的是A.0.lmol·L-1的NaI溶液中:K+、H+、SO42-、NO3-B.0.lmol·L-1的FeCl3溶液中:K+、Na+、HCO3-、Cl-C.0.lmol·L-1的NaHCO3溶液中:K+、Na+、NO3-、Cl-D.0.lmol·L-1的氨水:Cu2+、Na+、SO42-、NO3-5.下列有关物质的性质与应用对应关系正确的是A.二氧化硫有还原性,红酒中加入微量的二氧化硫可抗氧化B.生石灰能与水反应,可用来干燥氯气C.过氧化钠具有漂白性,可用于潜水呼吸用氧D.二氧化硅晶体具有高硬度,可用于制造通讯光缆6.用N A表示阿伏加德罗常数的值。
第29届中国化学奥林匹克初赛试题及答案第1题(8分)写出下列各化学反应的方程式。
1-1将热的硝酸铅溶液滴入热的铬酸钾溶液产生碱式铬酸铅沉淀[Pb2(OH)2CrO4]。
1-2向含氰化氢的废水中加入铁粉和K2CO3制备黄血盐[K4Fe(CN)6·3H2O]。
1-3酸性溶液中,黄血盐用KMnO4处理,被彻底氧化,产生NO3-和CO2。
1-4在水中,Ag2SO4与单质S作用,沉淀变为Ag2S,分离,所得溶液中加碘水不褪色。
第2题(12分)2-1实验室现有试剂:盐酸,硝酸,乙酸,氢氧化钠,氨水。
从中选择一种试剂,分别分离以下各组固体混合物(不要求复原,括号内数据是溶度积),指出溶解的固体。
(1)CaCO3(3.4×10-9)和CaC2O4(2.3×10-9)(2)BaSO4(1.1×10-10)和BaCrO4(1.1×10-10)(3)Zn(OH)2(3.0×10-17)和Ni(OH)2(5.5×10-16)(4)AgCl(1.8×10-10)和Agl(8.5×10-17)(5)ZnS(2.5×10-22)和HgS(1.6×10-52)2-2在酸化的KI溶液中通入SO2,观察到溶液变黄并出现混油(a),继续通SO2,溶液变为无色(b),写出与现象a和b相对应所发生反应的方程式。
写出总反应方程式(c),指出KI在反应中的作用。
2-3分子量为4000的聚乙二醇有良好的水溶性,是一种缓泻剂,它不会被消化道吸收,也不会在体内转化,却能使肠道保持水分。
2-3-1以下哪个结构简式代表聚乙二醇?2-3-2聚乙二醇为何能保持肠道里的水分?2-3-3聚乙二醇可由环氧乙烷在酸性条件下聚合而成,写出反应式。
第3题(10分)3-1早在19世纪初期,法国科学家Dulong和Petit测定比热时,发现金属的比热(c m)与其原子量的乘积近似为常数6cal·g-1·℃-1(1cal=4.18J)。
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:N 8分子晶体。
其中,N 8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。
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分;个扣0.5分,扣完为止;答案中未示出的分子的构型异构体。
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。
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、帆船到手机的多种部件。
第31届中国化学奥林匹克(初赛)试题(2017 年8 月27日9:00~12:00)●到,把试卷(背面朝上)放在桌面上,立即起立撤离考场。
●试卷装订成册,不得拆散。
所有解答必须写在指定的方框内,不得用铅笔填写。
草稿纸在最后一页。
不得持有任何其他纸张。
●姓名、报名号和所属学校必须写在首页左侧指定位置,写在其他地方者按废卷论处。
●允许使用非编程计算器以及直尺等文具。
根据条件书写化学反应方程式。
1-1工业上从碳酸氢铵和镁硼石[Mg2B2O4(OH)2]在水溶液中反应制备硼酸。
1-2从乏燃料提取钚元素的过程中,利用亚硝酸钠在强酸溶液中将Pu3+氧化为Pu4+。
1-3N aBH4与氯化镍(摩尔比2:1)在水溶液中反应,可得到两种硼化物:硼化镍和硼酸(摩尔比1:3)。
1-4通过KMnO4和H2O2在KF-HF介质中反应获得化学法制F2的原料K2MnF6。
1-5磷化氢与甲醛的硫酸溶液反应,产物仅为硫酸鏻(盐)。
第2题(10分)2-1氨晶体中,氨分子中的每个H均参与一个氢键的形成,N原子邻接几个氢原子?1摩尔固态氨中有几摩尔氢键?氨晶体融化时,固态氨下沉还是漂浮在液氨的液面上?2-2P4S5是个多面体分子,结构中的多边形虽非平面状,但仍符合欧拉定律,两种原子成键后价层均满足8电子,S的氧化数为-2。
画出该分子的结构图(用元素符号表示原子)。
2-3水煤气转化反应[CO(g)+H2O(g)→H2(g)+CO2(g)]是一个重要的化工过程,已知如下键能(BE)数据:BE(C≡O)=1072kJ·mol-1,BE(O-H)=463kJ·mol-1,BE(C=O)=799kJ·mol-1,BE(H-H)=436kJ·mol-1估算反应热,该反应低温还是高温有利?简述理由。
2-4硫粉和S2-反应可以生成多硫离子。
在10mLS2-溶液中加入0.080g硫粉,控制条件使硫粉完全反应。
检测到溶液中最大聚合度的多硫离子是S32-且S n2-(n=1,2,3,…)离子浓度之比符合等比数列1,10,…,10n-1。
第30届中国化学奥林匹克(初赛)试题、答案及评分标准第1题(8分)1-1离子化合物A2B由四种元素组成,一种为氢,另三种为第二周期元素。
正、负离子皆由两种原子构成且2242年才被用作牙膏的添加剂和补牙填充剂成分。
A是离子晶体,由NaF和NaPO3在熔融状态下反应得到。
它易溶于水,阴离子水解产生氟离子和对人体无毒的另一种离子。
1-4-1写出合成A的反应方程式。
第2题(9分)鉴定NO3–离子的方法之一是利用“棕色环”现象:将含有NO3–的溶液放入试管,加入FeSO4,混匀,然后顺着管壁加入浓H2SO4,在溶液的界面上出现“棕色环”。
分离出棕色物质,研究发现其化学式为[Fe(NO)(H2O)5]SO4。
该物质显顺磁性,磁矩为3.8 μB (玻尔磁子),未成对电子分布在中心离子周围。
2-1写出形成“棕色环”的反应方程式。
2-2推出中心离子的价电子组态、自旋态(高或低)和氧化态。
第3题(13分)3-1好奇心是科学发展的内在动力之一。
P2O3和P2O5是两种经典的化合物,其分子结构已经确定。
自然而然会有如下问题:是否存在磷氧原子比介于二者之间的化合物?由此出发,化学家合成并证实了这些中间化合物的存在。
3-1-1写出这些中间化合物的分子式。
3-1-2 画出其中具有2重旋转轴的分子的结构图。
根据键长不同,将P-O键分组并用阿拉伯数字标出(键长相同的用同一个数字标识)。
比较键角∠O-P(V)-O和∠O-P(III)-O的大小。
3-2NH3分子独立存在时H-N-H键角为106.7o。
右图是[Zn(NH3)6]2+离子的部分结构以及H-N-H键角的测量值。
解释配合物中H-N-H键角变为109.5o的原因。
3-3 量子化学计算预测未知化合物是现代化学发展的途径之一。
2016年2月有人通过计算预言铁也存在四氧化物,其分子构型是四面体,但该分子中铁的氧化态是+6而不是+8。
3-3-1 写出该分子中铁的价电子组态。
正确画出四个氧原子围绕中心铁原子形成四面体分布且示出两个氧之间的过氧键,得满分;若正确画出四面体分布但未示出过氧键,得2分;其他答案不得分。
第 32 届中国化学奥林匹克(初赛)试题 (2018 年 9 月 2 日 9:00 ~ 12:00) 题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 总分 满分 8 8 12 12 10 10 10 11 9 10 100 得分 评卷人 ·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。 ·试卷装订成册,不得拆散。所有解答必须写在指定的方框内,不得用铅笔填写。草稿纸在最后一页。不得持有任何其他纸张。 ·姓名、报名号和所属学校必须写在首页左侧指定位置,写在其他地方者按废卷论处。 ·允许使用非编程计算器以及直尺等文具。
第 1 题(8 分) 根据所给条件按照要求书写化学反应方程式(要求系数为最简整数比)。 1-1 氮化硅可用作 LED的基质材料,它可通过等离子体法由 SiH4 与氨气反应制得。
1-1 1-2 将擦亮的铜片投入装有足量浓硫酸的大试管中,微热片刻,有固体析出但无气体产生,固体为 Cu2S和另一种白色物质的混合物。
1-2 1-3 在50℃水溶液中,单质碲与过量 NaBH4反应制备碲氢化钠,反应过程中析出硼砂[Na2B4O5(OH)4·8H2O]。
1-3 1-4 天然气的无机成因说十分诱人。据称,地幔主成分之一橄榄石与水和二氧化碳反应,可生成甲烷。橄榄石 Mg2SiO4和 Fe2SiO4表示,反应后变为蛇纹石[Mg3Si2O5(OH)4]和磁铁矿。
1-4 第 2 题(8 分) 2-1 195 K,三氧化二磷在二氯甲烷中与臭氧反应得到P4O18。画出P4O18分子的结构示意图。 2-2 CH2SF4是一种极性溶剂,其分子几何构型符合价层电子对互斥(VSEPR)模型。画出CH2SF4的分子结构示意图(体现合理的成键及角度关系)。 2-1 2-2
2-3 2018年足球世界杯比赛用球使用了生物基三元乙丙橡胶(EPDM)产品 Keltan Eco.EPDM 属三元共聚物,由乙烯、丙烯及第三单体经溶液共聚而成。 2-3-1 EPDM 具有优良的耐紫外光、耐臭氧、耐腐蚀等性能。写出下列分子中不可用于制备 EPDM 的第三单体(可能多选,答案中含错误选项不得分)。
2-3-2 合成高分子主要分为塑料、 纤维和橡胶三大类,下列高分子中与 EPDM 同为橡胶的是: F 聚乙烯 G 聚丙烯腈 H 反式聚异戊二烯 I 聚异丁烯
2-3-1
2-3-2 第 3 题(12 分) 为纪念门捷列夫发现元素周期律 150 周年,国际纯粹和应用化学联合会将 2019 年设为 “国际化学元素周期表年”。门捷列夫预言了多种当时未知的元素,A 即为其中之一。 将含元素 A 的硫化物矿在 N2气氛中 800℃处理,分解产物中有 A 的硫化物 B;随后升温至 825℃并向体系中通入氨气,得到红色化合物 C,C 溶于发烟硝酸得白色沉淀 D。经过滤洗涤,D 在 600℃与 COCl2 反应,产物冷却后得液体 E,E 遇水生成 D,在E的 6mol·L-1 盐酸溶液中通入 H2S 得沉淀 B;将D溶于NaOH 溶液,用硝酸调 H+浓度至约为 0.3 mol·L-1,加入钼酸铵溶液,常温下反应产生橙黄色沉淀 F,F 与十二钼磷酸结构等同;将 D 加入H3PO2和H3PO3 的混合溶液可得黄绿色的亚磷酸盐沉淀 G,G 在碱性溶液中转化为黄色沉淀H,H放置时脱水变为 I, I 也可由D和A 的单质在高温下反应产生, D 变为 I 失重 15.3%。 3-1 写出 A ~ I 的化学式。 3-2 写出 B 与氨气反应生成 C 的反应方程式。 3-3 写出 D 在 H3PO2 和 H3PO3 中生成 G 的反应方程式。
3-1
A B C D E F G H I 3-2 3-3 第 4 题(12 分) 4-1 利用双离子交换膜电解法可以从含硝酸铵的工业废水里生产硝酸和氨。 4-1-1 阳极室得到的是哪种物质?写出阳极半反应方程式。 4-1-2 阴极室得到的是哪种物质?写出阴极半反应及获得的相应物质的方程式。 4-1-1
4-1-2
4-2 电解乙酸钠水溶液,在阳极收集到 X 和 Y 的混合气体。气体通过新制的澄清石灰水,X 被完全吸收,得到白色沉淀,纯净的气体 Y 冷却到 90.23 K,析出无色晶体,X-射线衍射表明,该晶体属于立方晶系,体心立方点阵,晶胞参数a=530.4 pm,Z=2,密度ρ=0.669g ·cm-3。继续冷却,晶体转化为单斜晶系,a=422.6 pm,b=562.3 pm,c=584.5pm,β=90.41°。 4-2-1 写出 X 的化学方程式;写出 X 和石灰水的反应的方程式。 4-2-2 通过计算推出 Y 的化学式(Y 分子中存在三次旋转轴)。 4-2-3 写出电解乙酸钠水溶液时阳极半反应的方程式。 4-2-4 写出单斜晶系的晶胞中 Y 分子的数目。 4-2-5 降温过程中晶体转化为对称性较低的单斜晶体,简述原因。 4-2-1
4-2-2
4-2-3 4-2-4 4-2-5 第 5 题(10 分) 元素同位素的类型及其天然丰度不仅决定原子量的数值,也是矿物年龄分析、反应机理研 究等的重要依据。 5-1 己知Cl有两种同位素35Cl 和37Cl,二者丰度比为 0.75 : 0.25;Rb 有85Rb 和87Rb,二者丰度比为 0.72 : 0.28。 5-1-1 写出气态中同位素组成不同的 RbCl 分子。 5-1-2 这些分子有几种质量数?写出质量数,并给出其比例。 5-2 年代测定是地质学的一项重要工作。Lu-Hf 法是上世纪 80 年代随着等离子发射光谱、 质谱等技术发展而建立的一种新断代法。Lu 有两种天然同位素:176Lu 和177Lu;Hf 有六种天然同位素:176Hf,177Hf,178Hf,179Hf,180Hf 和181Hf。176Lu 发生β衰变生成176Hf,半衰期为 3.716×1010年。177Hf 为稳定同位素且无放射性来源。地质工作者获得一块岩石样品,从该样品的不同部位取得多个样本进行分析。其中的两组有效数据如下:样本 1,176Hf 与177Hf 的比值为 0.28630(原子比,记为176Hf/177Hf),176Lu/177Hf 为 0.42850;样本2,176Hf/177Hf 为 0.28239,176Lu/177Hf 为 0.01470。 (一级反应,物种含量 c 随时间 t 变化的关系式:c=c0e-kt或 lnc/c0=-kt,其中c0为起始含量) 5-2-1 写出176Lu 发生β衰变的核反应方程式(标出核电荷数和质量数)。 5-2-2 计算176Lu 衰变反应速率常数 k。 5-2-3 计算该岩石的年龄。 5-2-4 计算该岩石生成时176Hf/177Hf 的比值。 5-1-1
5-1-2 5-2-1
5-2-2
5-2-3
5-2-3
第 6 题(10 分) 将 0.0167 mol I2 和 0.0167 mo1 H2 置于预先抽真空的特制 1 L 密闭容器中,加热到 1500 K, 体系达平衡,总压强为 4.56 bar(1 bar = 100 kPa)。体系中存在如下反应关系: (1) I2(g)⇌2I(g) Kp1 = 2.00 (2) I2(g) + H2(g)⇌2HI(g) Kp2 (3) HI(g)⇌I(g) + H(g) Kp3=8.0 × 10-6 (4) H2(g)⇌2H(g) Kp4 6-1 计算 1500 K 体系中 I2(g)和 H2(g)未分解时的分压。(R = 8.314 J·mo1-1· K-1) 6-2 计算 1500 K 平衡体系中除 H(g)之外所有物种的分压。 6-3 计算 Kp2。 6-4 计算 Kp4。(若未算出 Kp2,设 Kp2 = 10.0) 为使处理过程简洁方便,计算中请务必使用如下的约定符号!在平衡表达式中默认各分压项均除以标准分压。 体系 总压 I2(g)起 始分压 I2(g)平 衡分压 I(g)平 衡分压 H2(g)起 始分压 H2(g)平 衡分压 H(g)平 衡分压 HI(g)平 衡分压
pt x0 x1 x2 y0 y1 y2 z
6-1
6-2 关系式与主要计算过程
计算结果
6-3 6-4 第 7 题(10 分) 蛋白质中的巯基可以作为配体。多种酶中存在金属-硫簇。在含硫配体的研究中,得到一类 过渡金属离子与乙二硫醇离子(-SCH2CH2S-,简写为 edt2-)形成的双核络离子[M2(edt)4]2-(M =V,Mn,Fe)。它们尽管通式相同,但结构不同。[V2(edt)4]2-中,每个钒原子周围有六个硫原子配位,通过两个 V 连线中心有三个互相垂直的 2 次轴;当金属为 Mn 和 Fe 时,M 周围有五个硫原子配位,形成四方锥形排布,[M2(edt)4]2-离子有对称中心。 7-1 画出[V2(edt)4]2-的结构(忽略氢原子)。 7-2 画出[M2(edt)4]2-(M = Mn,Fe)的结构(忽略氢原子)。 7-3 写出[V2(edt)4]2-中钒的价电子组态。磁性测试表明,它显抗磁性,简述原因。 7-4 [Mn2(edt)4]2-可由 MnCl2 溶液和 Na2(edt)溶液在空气中反应得到,写出反应方程式。 7-1 7-2
7-3 7-4
第 8 题(11 分) 8-1 以下化合物与乙胺均可发生亲核取代反应,写出亲核取代反应的类型。
8-2 按亲核取代反应进行的快慢,对以上化合物(用字母表示)进行排序(答题框中,数字 1 表示最快,5 表示最慢)。 8-3 判定一下正离子(用字母表示)稳定性的顺序(答题框中,数字 1 表示稳定性最高,5 表 示稳定性最低)。
8-1 (1分) 8-2 (5分) 1 2 3 4 5
8-3 (5分) 1 2 3 4 5