中国化学会2014年(第28届)化学奥林匹克化学竞赛试题

2014年“扬子石化杯”第28届中学化学奥林匹克竞赛(江苏赛区)夏令营暨选拔赛试题第1题（10分）硅元素在地壳中的含量仅次于氧而居于第二位。

硅是古老而又年轻的元素，它既是秦砖汉瓦的组成元素，又在现代信息工业中有广泛的应用，请回答以下问题：1-1 硅原子的最外层电子排布为；SiF4的几何构型为，其中Si原子的杂化轨道为；SiO2是硅最重要的化合物，它熔点高、硬度大，是典型的晶体。

1-2 实验表明，若略去氢原子，N(SiH3)3分子为平面结构，而N(CH3)3分子却为三角锥形结构，其主要原因是N(SiH3)3中存在着N(CH3)3中没有的键，N(SiH3)3和N(CH3)3均为路易斯碱，其中碱性较强。

第2题(14分) 铬元素个增加钢铁的抗腐蚀性，适量锰元素可增加钢铁的硬度，这两种元素的含量是不锈钢品种的重要指标。

可用以下方法来分析钢材中Cr和Mn的含量。

称取2.500g钢材样品，将其溶解并将其中的Cr和Mn氧化为Cr2O72-和MnO4-，再通过适当的操作配制成100.00mL溶液A。

移取A溶液50.00mL，调节pH，加入过量的BaCl2溶液，期中的铬完全沉淀为 2.910gBaCrO4。

再取A溶液25.00mL，在酸性条件下，用含0.4000mol/LFe2+的溶液滴定，达到滴定终点时，共用去43.50mL2-1 写出Fe2+溶液滴定Cr2O72-和MnO4-的离子方程式2-2 该钢材样品中Cr%为%，Mn%为%。

2-3 含氟牙膏是目前最常见的药物牙膏，欧美国家有80%的牙膏加有氟化物。

其主要作用是利用刚牙膏中的活性氟促进牙釉质的再矿化，增强牙齿饿抗龋力。

制造含氟牙膏时，摩擦剂不能用碳酸钙或者磷酸钙，因为期中的钙离子容易与活性氟结合，形成非溶性氟化钙，大大降低牙膏的防龋作用。

已知CaF2的K sp=3.4×10-11，HF的K a=3.4×10-4。

25℃时将0.31mol/LHF溶液与0.002mol/LCaCl2溶液等体积混合，(填能或者不能)产生沉淀，氟化钙在纯水中(忽略水解)的溶解度为mol/L，而在0.01mol/LCaCl2溶液中的溶解度为mol/L。

第28届中国化学奥林匹克初赛试题第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 为使原料气中的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＝－74.8 kJ mol－1（5）C(s)＋1/2O2(g) → CO(g) ΔH5＝－110.5 kJ mol－1第2题（5分）连二亚硫酸钠是一种常用的还原剂。

硫同位素交换和核磁共振实验证实，其水溶液中存在亚硫酰自由基负离子。

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 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。

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。

“扬子石化杯”第28届中国化学奥林匹克竞赛江苏赛区初赛试卷及答案一、选择题（每题2分，共40分）1. 下列关于原子的说法正确的是（）A. 原子的质量主要集中在原子核上B. 原子中的电子数等于质子数C. 原子的化学性质取决于电子层数D. 原子的半径随着原子序数的增加而增大答案：A、B2. 下列气体中，既有还原性又有氧化性的是（）A. 氢气B. 氧气C. 氮气D. 氯气答案：A3. 下列化合物中，属于酸性氧化物的是（）A. CO2B. SO2C. NO2D. P2O5答案：A、B、D4. 下列关于化学反应的说法正确的是（）A. 化学反应的实质是旧键断裂和新键形成B. 化学反应一定伴随着能量的变化C. 化学反应的速率与反应物浓度成正比D. 催化剂能改变反应的平衡常数答案：A、B5. 下列关于溶液的说法正确的是（）A. 溶液的浓度越高，密度越大B. 溶液的沸点随溶质浓度的增加而降低C. 溶液的凝固点随溶质浓度的增加而降低D. 溶液的渗透压与溶质的摩尔浓度成正比答案：C、D（以下题目略）二、填空题（每题5分，共30分）1. 填写下列物质的化学式：（1）氢氧化钠：NaOH（2）硫酸铜：CuSO4（3）氯化钾：KCl（4）二氧化碳：CO22. 填写下列反应的化学方程式：（1）氢气还原氧化铜：H2 + CuO → Cu + H2O（2）铁与硫酸反应：Fe + H2SO4 → FeSO4 + H2↑（3）碱式碳酸铜分解：Cu2(OH)2CO3 → 2CuO + CO2↑ + H2O3. 填写下列实验操作的名称：（1）将固体物质加热使其熔化：熔融（2）将溶液中的固体物质过滤出来：过滤（3）用蒸发皿加热溶液使其浓缩：蒸发（4）将液体滴入试管中：滴加4. 填写下列化学术语的定义：（1）氧化剂：能氧化其他物质的物质（2）还原剂：能还原其他物质的物质（3）酸：能电离出氢离子的物质（4）碱：能电离出氢氧根离子的物质三、解答题（共30分）1. （10分）简要解释下列现象：（1）为什么铁在潮湿的空气中容易生锈？答：铁在潮湿的空气中与氧气和水发生化学反应，生成氧化铁，即铁锈。

第29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)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]。

1-11-2向含氰化氢的废水中加入铁粉和K2CO3制备黄血盐[K4Fe(CN)6• 3H2O]。

1-21-3 酸性溶液中，黄血盐用KMnO4处理，被彻底氧化，产生NO3-和CO2。

1-31-4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。

1-4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AgI(8.5 ´ 10–17) (5)ZnS(2.5´ 10–22)和HgS(1.6´ 10–52 ) 2-1(1) 选用(2) 选用(3) 选用(4) 选用(5) 选用1 2-2在酸化的KI 溶液中通入SO 2，观察到溶液变黄并出现混浊(a )，继续通SO 2，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。

反应中的作用。

2-2a 2-2b 2-2c2-3 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。

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。