第34届中国化学奥林匹克竞赛初赛试题与答案化学

仅供个人学习参考 第30届中国化学奥林匹克(初赛)试题及答案

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

均呈正四面体构型。写出这种化合物的化学式。

1-1(NH4)2BeF4

1-2对碱金属Li、Na、K、Rb和Cs，随着原子序数增加以下哪种性质的递变不是单调的？简述原因。

(a)熔沸点(b)原子半径(c)晶体密度(d)第一电离能

1-2c密度由2个因素决定：质量和体积。碱金属晶体结构类型相同,故密度取决于其原子质量

和原子体积。原子序数增加,碱金属原子质量和体积均增大,质量增大有利于密度增大,但体积增大却使

密度减小，因而导致它们的密度变化不单调。

1-3保险粉(Na2S2O4·2H2O)是重要的化工产品，用途广泛，可用来除去废水(pH~8)中的Cr(Ⅵ)，所得含硫

产物中硫以S(Ⅳ)存在。写出反应的离子方程式。

2–+3S2O42–+4H2O→2Cr(OH)3↓+4SO32–+2HSO3–

1-32CrO4

1-4化学合成的成果常需要一定的时间才得以应用于日常生活。例如，化合物A合成于1929年，至1969

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。

1-4-2写出A中阴离子水解反应的离子方程式。

1-4-1NaF+NaPO3→Na2PO3F

2–+H2O→H2PO4–+F–

1-4-2PO3F

第2题(9分) –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，

鉴定NO3

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3.8μB(玻尔磁子)，未成对电子分布在中心离子周围。

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）

题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 总分

满分 10 10 12 10 10 12 6 13 10 7 100

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，不得用铅笔填写。草稿纸在最后一页。不得持有任何其他纸。

● 、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。

H

1.008 相对原子质量 He

4.003

Li

6.941 Be

9.012 B

10.81 C

12.01 N

14.01 O

16.00 F

19.00 Ne

20.18

Na

22.99 Mg

24.31 Al

26.98 Si

28.09 P

30.97 S

32.07 Cl

35.45 Ar

39.95

K

39.10 Ca

40.08 Sc

44.96 Ti

47.88 V

50.94 Cr

52.00 Mn

54.94 Fe

55.85 Co

58.93 Ni

58.69 Cu

63.55 Zn

65.41 Ga

69.72 Ge

72.61 As

74.92 Se

78.96 Br

79.90 Kr

83.80

Rb

85.47 Sr

87.62 Y

88.91 Zr

91.22 Nb

92.91 Mo

95.94 Tc

[98] Ru

101.1 Rh

102.9 Pd

106.4 Ag

107.9 Cd

112.4 In

114.8 Sn

118.7 Sb

121.8 Te

127.6 I

126.9 Xe

131.3

第30届中国化学奥林匹克(初赛)试题

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均呈正四面体构型。写出这种化合物的化学式。

1-2对碱金属Li、Na、K、Rb和Cs，随着原子序数增加以下哪种性质的递变不是单调的？简述原因。(a)熔沸点 (b)原子半径 (c)晶体密度 (d)第一电离能

1-3保险粉(Na2S2O4·2H2O)是重要的化工产品，用途广泛，可用来除去废水 (pH~8) 中的Cr(Ⅵ)，所得含硫产物中硫以S(Ⅳ)存在。写出反应的离子方程式。

1-4化学合成的成果常需要一定的时间才得以应用于日常生活。例如，化合物A合成于1929年，至1969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。

1-4-2写出A中阴离子水解反应的离子方程式。

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。

2-3棕色物质中NO的键长与自由NO分子中N-O键长相比，变长还是变短？简述理由。

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。

第1页共5页第34届中国化学奥林匹克(初赛)选拔赛2020年江苏省高中学生化学奥林匹克复赛试题第1题不定项选择题(每题有1-2个正确选项，每题3分，共30分)1-1垃圾分类是生态文明的进步，也是每个人都能参与的环境保护方式。下列关于垃圾处理的说法不正确的是A.被污染的餐巾纸属于可回收垃圾B.废蓄电池属于有害垃圾C.厨余垃圾经发酵可制成肥料D.废医用塑料可回收制造餐具1-2用化学用语表示SiO2+4HF=SiF4↑+2H2O中的有关微粒，其中正确的是A.F-的结构示意图B.水分子的比例模型C.SiF4的电子式D.中子数为15的Si原子Si29141-3用下列实验装置进行有关实验，能达到实验目的的是A.用甲装置制取少量SO2B.用乙装置蒸发AlCl3溶液制取AlCl3晶体C.用装置丙分离饱和碳酸钠和乙酸乙酯的混合液D.用装置丁除去Cl2中混有的少量HCl气体1-4下列有关物质的性质和用途具有对应关系的是A.活性炭具有还原性，可用作制糖业的脱色剂B.晶体硅的熔点高、硬度大，可用作制造半导体材料C.二氧化氯具有强氧化性，可用作饮用水消毒D.氯化铁溶液具有酸性，可用作刻蚀铜电路板1-5短周期主族元素W、R、X、Y、Z的原子序数依次增大，Y原子半径在短周期元素中最大，W和Y同主族，X与Z同主族，R原子最外层电子数比内层电子数多3，W、Y原子的电子数总和与X、Z原子的电子数总和之比为1:2。下列说法正确的是A.原子半径r(X)>r(R)>r(W)B.X与Y只能形成一种化合物C.X的简单气态氢化物的热稳定性比Z的弱D.由W、R、X三种元素组成的化合物可以是酸、碱或者盐第2页共5页1-6下列实验中实验操作和现象、以及得出的结论均正确的是1-7一种2-甲基色酮内酯(Y)可通过下列反应合成。下列说法正确的是A.1molX与浓溴水反应最多能与3molBr2加成B.X、Y分子中所有碳原子均处于同一平面C.一定条件下，X可以发生加成、缩聚、消去、氧化反应D.Y与H2完全加成，每个产物分子中含有6个手性碳原子1-8南京大学教授提出了一种高效的固碳新技术(如图)。利用锂-二氧化碳电池，在放电过程中二氧化碳转化为碳和碳酸锂，在电池充电过程中通过选用合适的催化剂使碳酸锂单独被氧化分解，而另一种放电产物碳留在电池内，下列说法不正确的是A.该电池放电时，CO2从放电进气口进入B.该电池放电时的正极反应是3CO2+4Li++4e-=2Li2CO3+CC.该电池充电时Li2CO3转化为Li+D.该电池放电时，每转移2mol电子，可固定1molCO21-9室温时，下列溶液中微粒的物质的量浓度关系正确的是A.新制氯水中：c(H+)=c(HClO)+2c(ClO-)+c(OH-)B.pH=8的NaClO2溶液中：c(Na+)>c(ClO2-)>c(ClO-)>c(OH-)>c(H+)C.0.1mol/LHCl溶液与0.2mol/LNH3•H2O溶液等体积混合pH>7：c(NH3•H2O)>c(Cl-)>c(NH4+)>c(OH-)D.0.1mol/LK2C2O4溶液与0.2mol/LKHC2O4溶液等体积混合：4c(K+)=3[c(C2O42-)+c(HC2O4-)+c(H2C2O4)]选项实验操作现象结论A取久置的Na2O2粉末，向其中滴加过量的盐酸产生无色气体Na2O2已经变质B乙酸乙酯与氢氧化钠溶液共热、搅拌溶液不再分层乙酸乙酯在碱性条件下完全水解生成溶于水的物质C向黄色的Fe(NO3)3溶液中滴加氢碘酸溶液变成黄褐色氧化性：Fe3+>I-D微热滴加了酚酞的NaHCO3溶液溶液红色加深NaHCO3分解产生了Na2CO3第3页共5页1-10在一定温度下，将气体X和气体Y各0.16mol充入10L的恒容密闭容器中，发生反应：X(g)+Y(g)=2Z(g)∆H<0,一段时间后达到平衡，反应过程中测定的数据如下表：t/min2479n(Y)/mol0.120.110.100.10下列说法正确的是A.反应前2min的平均速率v(Z)=2╳10-3mol/(Lmin)B.其他条件不变，降低温度，反应达到新平衡时，v(逆)>v(正)C.其他条件不变，向平衡体系中再充入0.16mol气体X，与原平衡相比，达到新平衡时，气体Y的转化率增大，X的体积分数增大D.保持其他条件不变，起始时向容器中充入0.32mol气体X和0.32mol气体Y，到达平衡时，n(Z)<0.24mol第2题(8分)写出下列反应的方程式2-1硫代硫酸钠与稀盐酸混合，生成有刺激性气味的气体2-2氯酸钾、硫酸锰与氢氧化钾共熔，生成绿色物质2-3在重铬酸钾溶液中加入少量银离子，生成砖红色沉淀2-4金溶解在王水中第3题(8分)烟道气中的NOx是主要的大气污染物之一，为了监测某工厂烟道气中NOx含量，采集标准状况下50.00mL烟道气经除尘、干燥后缓慢通入适量酸化的H2O2的溶液中，使NOx完全被氧化为NO3-，除去多余的H2O2并加水稀释至100.00mL。量取20.00mL该溶液，加入30.00mL0.01000mol/LFeSO4标准溶液(过量)，充分反应后，用0.001000mol/LK2Cr2O7标准溶液滴定至终点，消耗K2Cr2O7溶液10.00mL。(假设NO3-的还原产物全为NO,且NO全部从溶液中逸出)3-1写出NO被H2O2氧化为NO3-的离子方程式3-2与量取的20.00mL溶液中NO3-反应的Fe2+为多少mol?若FeSO4标准溶液部分变质，会使NOx含量测定结果如何(答偏高、偏低或者无影响)3-3标准状况下该工程烟道气中NOx(折合为NO2)的含量为每立方米多少毫克？第4题(10分)潮湿的碳酸银在110℃用空气进行干燥。已知气体常数R=8.314J•mol-1•K-1。在25℃和100kPa下相关的热力学数据列表如下Ag2CO3(s)Ag2O(s)CO2(g)∆fHmθ/kJ•mol-1-501.66-29.08-393.45Smθ/J•mol-1•K-1167.4121.8213.84-1通过计算说明，如果避免碳酸银分解为氧化银和二氧化碳，则空气中CO2的分压至少应为多少？设反应的焓变与熵变不随温度变化第4页共5页4-2若反应系统中二氧化碳处于标态，判断此条件下上述分解反应的自发性(填写对应的字母)，并给出原因A.不自发B.达平衡C.自发4-3如降低干燥的温度，则上述反应的标准平衡常数如何变化(填写对应的字母)，并给出原因A.不变化B.减小C.增大第5题(12分)半导体芯片的发明是二十世纪的一项创举，奠定了信息时代的基础。单晶硅、氮化镓、碳化硅等是制作半导体芯片的关键材料，也是我国优先发展的新材料。请解答如下问题：5-1硅的晶体结构是金刚石结构，如图1所示(1)材料密度是制作芯片的重要参数之一，已知Si的共价半径是117pm，求每立方厘米体积的单晶硅中硅的原子数目(2)芯片是在高纯单晶硅材料上进行侵蚀、布线，集合多种电子元器件实现某种特定功能的电路模块。晶体往往，呈现出各向异性，不同晶面结构不同，高品质芯片的制造与材料表面的结构密切相关。以晶胞定点为原点，边a、b、c为x、y、z建立坐标系，试画出单晶硅(100)、(110)、(111)晶面上硅原子的排布方式(至少画出一个重复单元)5-2经过半个多世纪的发展，硅基材料的半导体器件性能已经接近其物理极限，以碳化硅、氮化镓等为代表的第二代半导体材料或为当今热点。(1)碳化硅常见的有α-SiC和β-SiC,它们分别具有六方和立方ZnS型结构，六方晶胞参数为a=308.0pm,c=505.0pm;立方晶胞参数为a=435.5pm，试通过计算比较两者硬度大小。(2)作为半导体材料，β-SiC比α-SiC性能更加优良①β-SiC从立方晶胞对角线的视角观察，画出一维空间上C、Si原子的分布规律(注意原子的符号和相对位置，至少画两个周期)；②给出β-SiC中临近的C-Si之间的距离5-3GaN被誉为21世纪引领5G时代的基石材料，是目前全球半导体研究的前沿和热点。有一种氮化镓晶体为六方ZnS型结构，如图2所示，请在图2中构建一个以标有Ga的原子为中心的四面体结构。第6题(12分)化合物E是一种具有抗肿瘤活性的分子，其合成路线如下6-1写出化合物A、B、D、E的结构简式，6-2写出A的化学名称。第5页共5页6-3写出步骤②的反应类型。6-4化合物C的同分异构体F具有手性，含有苯环结构，可以和斐林(Fehling)试制作用生成砖红色沉淀,写出F的结构简式。第7题(8分)叔膦催化是有机分子催化领域的重要研究方向，已经成为合成重要碳/杂环化合物的高效方法。叔膦催化缺电子的乙烯基环丙烷的开环，可以构建五个碳的结构单元，其可应用于中环化合物的合成。7-1写出反应中间体B、C的结构式，并标注电荷。7-2写出D的结构式。7-3由A生成D的反应中，加入一定量的水能够提高反应收率，解释其原因。第8题(12分)冠醚，是分子中含有多个-OCH2CH2-结构单元的大环多醚。常见的冠醚有15-冠-5、18-冠-6，其名称中前一个数字是代表环上的原子数目，后一个数字代表氧原子的数目。18-冠-6的空穴半径近似于钾离子和铵根离子，其空穴中常常填充这些离子。按照一定的摩尔比，将冠醚18-冠-6与硫氰酸铵和三氯化铬在溶剂中混合，经过回流制得一配合物，测定其单晶，晶胞体积为4.7793nm3.密度为1.336g/cm3。每个晶胞中包含4个配合物分子。该配合物中含C：36.24%，N：10.20%；S：16.68%；Cr:5.41%8-1写出18-冠-6的化学式和结构式8-2上述所制配合物的摩尔质量为何？8-3写出配离子的化学式，指出中心Cr原子的杂化类型和轨道类型8-4该配离子只有几何异构体，试写出此配合物的最简式和化学式8-5在该配合物中，冠醚环内通过什么作用填充了何种粒子？