2017年第31届中国化学奥林匹克(初赛)试卷

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＝－74.8kJ 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。

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2017化学竞赛初赛试题及答案
化学竞赛是一个很考验学生潜力的好机会，大家做过类似的竞赛习题吗？下面是由店铺整理的2017 化学竞赛初赛的试题及答案，希望对大家有所帮助。 2017化 学 竞 赛 初 赛 试 题 及 参 考 答 案

“扬子石化杯”第31届中国化学奥林匹克竞赛（江苏赛区）初赛试卷可能用到的相对原子质量：H:1 C:12 N:14 O:16 Na:23 Al:27 Si:28 Cl:35.5 Fe:561．本试卷共22题，用2小时完成，共120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1～2个选项符合题意，每小题4分，共60分。

若有两个正确选项，1．中国古代著作中有许多涉及化学的叙述，是中华民族智慧的结晶。

下列解读正确的是 A ．《汉书》中“高奴县有洧水可燃”，洧水指汽油B ．《天工开物》中“凡石灰，经火焚炼为用”，“石灰”指碳酸钙C ．《本草纲目》中“冬月灶中所烧薪柴之灰，令人以灰淋汁，取碱浣衣”，碱指烧碱D ．《淮南万毕术》中“曾青得铁则化为铜”，“曾青”是硫酸铜溶液 2．下列化学用语表示正确的是A ．中子数为8的氮原子：N 158 B ．硫离子的结构示意图：C ．铵根离子的电子式：D ．聚丙烯的结构简式：3．用下列实验装置和方法进行的相应实验，能达到实验目的的是A ．用甲装置比较盐酸、碳酸和硅酸的酸性强弱B ．用乙所示方法检验装置的气密性C ．用丙装置制备和收集氨气D ．用丁装置测定化学反应速率 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 ．饱和氯水中：SO 32－、Na ＋、SO 42－、Br －B ．能使甲基橙变红的溶液中：Cu 2＋、Mg 2＋、SO 42－、Cl －C ．)()(+-H c OH c ＝106的溶液中：NH 4＋、K ＋、AlO 2－、NO 3－D ．1.0mol·L －1的KNO 3溶液中：Fe 2＋、H ＋、Cl －、I －5．下列有关物质性质的应用正确的是A．铁制容器可以盛装冷的浓硫酸，因为常温下铁和浓H2SO4不反应B．二氧化硅是制造太阳能电池板的主要材料C．二氧化硫通入酸性KMnO4溶液，溶液紫红色褪去，体现了SO2的漂白性D．有机磷农药多为磷酸酯或硫代磷酸酯类物质，肥皂水等碱性物质有利其水解而解毒6．用N A表示阿伏加德罗常数的值。

82Univ. Chem. 2018, 33 (2), 82−92收稿：2017-11-28；录用：2017-11-29*通讯作者，Email: ctw@•竞赛园地• doi: 10.3866/ 第31届中国化学奥林匹克(初赛)试题解析(二)常泰维*，戴昱民，方润亭，李宇轩，孙斯达，孙泽昊，王泽淳，曾承禹，张宇婷 北京大学化学与分子工程学院，北京 100871第6题题目(12分)钌的配合物在发光、光电、催化、生物等领域备受关注。

6-1 研究者制得一种含混合配体的Ru(II)配合物[Ru(bpy)n (phen)3−n ](ClO 4)2 (配体结构如下图)。

元素分析结果给出C 、H 、N 的质量分数分别为48.38%、3.06%、10.54%。

磁性测量表明该配合物呈抗磁性。

6-1-1 推算配合物化学式中的n 值。

6-1-2 写出中心钌原子的杂化轨道类型。

6-2 利用显微镜观察生物样品时，常用到一种被称为“钌红”的染色剂，钌红的化学式为[Ru 3O 2(NH 3)14]Cl 6，由[Ru(NH 3)6]Cl 3的氨水溶液暴露在空气中形成，钌红阳离子中三个钌原子均为6配位且无金属-金属键。

6-2-1 写出生成钌红阳离子的反应方程式。

6-2-2 画出钌红阳离子的结构式并标出每个钌的氧化态。

6-2-3 写出钌红阳离子中桥键原子的杂化轨道类型。

6-2-4 经测定，钌红阳离子中Ru ―O 键长为187 pm ，远小于其单键键长。

对此，研究者解释为：在中心原子和桥键原子间形成了两套由d 和p 轨道重叠形成的多中心π键。

画出多中心π键的原子轨道重叠示意图。

分析与解答6-1 本题考查对配合物杂化理论的基本理解。

首先元素分析给出了C 、H 、N 的质量分数，那么可以直接除以相对原子质量，转化为摩尔比C : H : N = 32.1 : 24.2 : 6.0，与n = 1 (34 : 24 : 6)和n = 2 (32 : 24 : 6)比较可知n = 2。