江苏夏令营暨选拔赛试题

江苏化学夏令营暨选拔赛试题

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 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，它既是金砖汉瓦的组成元素，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分子为三角锥形结构，而N(CH3)3分子却为平面结构，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43.50mL

2-1 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Ksp=3.4×10-11，HF的Ka=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3题(10分) 某元素A有不同的氧化钛，A在配位化学发展中起过重要的作用。

1798年，法国分析化学家塔索尔特发现将A的蓝色无水盐B放在NH4Cl和NH3·H2O的溶液中，并与空气接触可制得橘黄色的盐C。1893年，瑞士化合价Alfred Werner发现往1molC溶液中加入足量的AgNO3能沉淀出3mol氯离子，再根据此类化合物的结构分析、电导研究等，Werner创建了配位理论，奠定了现代配位化学的基础。

B在潮湿的空气中会吸湿，颜色逐步变成紫色、紫红色、粉红色，加热后又恢复到蓝色，根据这一性质，B常用作干燥剂的干湿指示剂。B溶于水后加入硝酸银溶液生成白色沉淀D和粉红色溶液E。D不溶于稀硝酸，E中加碱性H2O2溶液生成棕黑色沉淀F。F溶液HCl溶液生成B，并放出黄绿色气体G。B与饱和KNO3溶液在乙酸酸化的条件下可制得难溶钾盐H。

3-1 请写出以下各物质的化学式

3-2 写出B制得C的化学反应方程式

3-3 写出由F制得B和G的反应方程式

3-4由B制得H时，乙酸酸化的作用是

第4题(12分)

4-1 联胺(NH2-NH2)是一种很好的燃料，其燃烧产物为氮气和水，清洁无污染，符合绿色化学的要求，已知N-N,N-H,O-H,O=O,N三N的键焓分别为163.0，,88.0,463.0,497.0,946.0(kJ/mol),请写出联胺燃烧的化学方程式，并计算这一反应的热效应(焓变)

4-2 德国应用化学报道了KcichiroA等研究者开发了一款高效能的以联氨为燃料的燃料电池，有望应用于车辆交通运输。该燃料电池使用碱性介质和OH-离子交换膜。请写出其负极的电极反应方程式。

4-3 由电极电势和电动势可确定电对的氧化还原性能和电池反应的方向。同时，相关物质的浓度又会影响电极电势和电动势。请从电极电势和电动势的角度解答以下问题[已知标准电极电势：φθ(Fe3+/Fe2+)=0.77V, φθ(I2/I-)=0.54V]

在装有CCl4的试管中，加入FeSO4溶液和Fe2(SO4)3溶液，再加入KI溶液。若溶液中Fe2+、Fe3+、I-的浓度均为1mol/L，则发生还原反应的电对是 ，CCl4层的颜色将变为 色，若Fe3+的浓度变为10-3mol/L，其余条件不变，φθ(Fe3+/Fe2+)的值将变为第5题(12分)价电子排布为5s25p2的金属元素M的二元化合物A为白色固体，A与水作用生成沉淀B，B缓慢溶于浓盐酸，可得到无色溶液C,若将固体A溶于稀硝酸后，再加入硝酸银溶液，有白色沉淀D析出，D溶于氨水得到溶液E，酸化溶液E又析出沉淀D。将H2S通入溶液C，有棕色沉淀F析出，F溶于(NH4)2S的溶液G，酸化溶液G，有气体产生和黄色沉淀H析出，少量溶液C加入到HgCl2溶液中有白色沉淀I析出，继续滴加C则白色沉淀转化为灰黑色沉淀J。

5-1写出下列物质的化学式

5-2写出A与水作用生成B的化学方程式

5-3写出C与HgCl2反应生成I的化学方程式

5-4M的硫代酸盐(含MaSb2-的盐)在微孔性材料、无氧分子筛、半导体、光电导体、化学传感剂、催化、离子交换等方面具有嵌在的应用价值，其典型的阴离子结构为[M2S6]4-二聚离子，请画出其结构(该结构有对称中心，有两种不同的硫原子)

2012年“扬子石化杯”

第26届全国高中生化学竞赛（江苏赛区）选拔赛暨夏令营试题

第1题（8分）长期以来大家都认为草酸根离子C2O42—为具有D2h对称性的平面型结构

（如图(a)所示），近期的理论研究表明：对于孤立的C2O42—，具有D2d对称性的非平面型结构更加稳定（如图(b)所示，其中O—C—C—O的二面角为90°)根据上述信息，请回答下列问题：

1-1 草酸根中C

1-2 在C2O42—中存在的离域键为 （请写出离域键的个数和种类）； 1-3 在C2O42—中C—O键和C—C的键级分别为 和 ；

1-4 D2d结构比D2h结构稳定的原因是

第2题（6分）人体内胰蛋白酶浓度水平通常被认为是胰脏健康与否的晴雨表，因而简单、

快速、高效地检测胰蛋白酶浓度也在生物医学上颇为重要。下图1为一种胰蛋白酶荧光检测方法示意图。AIE探针分子先与BAS相互作用形成复合物，显示荧光；该复合物与胰蛋白酶作用，荧光减弱，减弱程度和胰蛋白酶浓度相关，据此可进行定量分析。

请回答以下问题：

2-1 胰蛋白酶也是一种蛋白质，蛋白质是由 2-2 上图中AIE探针分子的化学式为 ；

3-3 由题意判断，AIE探针分子与BSA主要是通过 A．氢键 B．静电作用 C．配位键

。

第3题（6分）镁合金在军事工业和民用上均具有重要的意义。从海水中提取氧化镁，纯度

可达99.7%，能满足冶金工业的特殊需要。下列是从模拟海水中制备MgO的实验方案，

实验过程中，假设溶液的体积不变：

+—12+—1

已知：模拟海水中包含的各离子及浓度为：Na 0.439 mol·L、Mg 0.0500 mol·L、Ca2+

0.0100 mol·L—1、Cl— 0.560 mol·L—1、HCO3— 0.00100 mol·L—1。

Ksp(CaCO3)=4.96×10—9；Ksp(MgCO3)=6.82×10—6；Ksp[Ca(OH)2]=4.68×10—6；

—12 Ksp[Mg(OH)2]=5.61×10。

3-1 沉淀物X，生成沉淀物X反应的离子方程式为： 3-2 为了使沉淀物Y为纯净物，步骤②加入的NaOH固体最多不能超过

第4题（12分）锡铅合金可用以下方法测定：用浓盐酸和浓硝酸的混合酸溶解0.4112g合金

样品后，再加热5分钟，冷却溶液，待析出沉淀后，加入25.00mL的0.2023 mol·L—1EDTA

二钠盐（Na2H2Y），待沉淀溶解，定容至250.00mL.取25.00mL溶液，加入15mL30%的六次甲基四胺、两滴二甲酚橙作指示剂，用0.01000 mol·L

（黄色至红色），消耗硝酸铅溶液15.80mL。（已知Sn(Ⅳ)与F—形成的络合物比EDTA形成的络合物更稳定。）

4-1 用混酸溶解合金样品后，加热5分钟的目的是：

4-2 加六次甲基四胺的作用是 ； 4-3 ；

4-4 加NaF 4-5 该样品中锡的百分含量为 ，铅的百分含量为 。

第5题（12分）金属羰基化合物是指过渡金属元素与CO中性分子形成的一类配合物。1890

年Mond首次制得Ni(CO)4。研究者发现将CO通过还原镍丝，然后再燃烧，就发出绿色的光亮火焰，若使该气体冷却，则得到一种无色液体；若加热这种气体，则分解出Ni和CO。之后，化学家们又陆续制得了许多其他过渡金属羰基化合物。通式为Mx(CO)y的二元金属羰基化合物一般是典型的共价化合物，它们难溶于水、易溶于有机溶剂、熔点低，许多羰基化合物易升华、受热易分解。

5-1 纯净的CO燃烧时应发出 色火焰，四羰基合镍应是 色液体；

5-2 CO与N2、CN—、NO+等分子和离子为等电子体，结构相似，分子中也有三重键，但和

N2还是有所不同。请画出CO结构式，并表明C、O原子所带部分电荷的正负号；

5-3 CO中的； 5-4 工业制取纯镍是在50℃下，用CO和粗镍反应生成Ni(CO)4，后者在高温下分解得到纯镍。

此过程在标准状态（298K）下△r EΘ mol，该过程在高于 ℃将转m = ·化为自发过程。

—1 已知： Ni(s) CO(g) Ni(CO)4(l)

△r HΘmol—1 0 -111 -605 m /kJ ·

S Θmol—1·K—1 30 198 402 m /J ·

△f GΘmol—1 0 -137 -587 m /kJ ·

5-5 为了解释金属羰基配合物的稳定性，1923年英国化学家西奇维克（N.V.Sidgwick）提出

有效原子序数规则，又称18电子规则。若77号元素Ir可形成化合物Ir4(CO)12，试根据18电子规则画出Ir4(CO)12的结构：

。

第6题（10分）研究发现，氨基酸与多金属氧酸盐能够通过氢键形成超分子化合物，晶体中常含有结晶水，这类物质展示其独特的晶体结构和新颖的物理化学性质，对探究新型功能材料十分重要。

某研究小组采用一种简便的溶液法，将一定量的组氨酸（分子式：C6H9N3O2，英文缩

写：His

结构式：

）、结构助剂及去离子水放入100mL锥形瓶中，搅拌混

合均匀，2h后加入一定量的K4SiW12O40·nH2O，并在80℃下继续搅拌2h,，反应完成后，用

布氏漏斗过滤，然后将滤液放置两周，即可得到带有结晶水的无色组氨酸多金属硅钨酸盐超分子晶体。

对该超分子晶体进行元素分析，结果为（质量百分含量）：C4.50%；H 1.05%；N 2.47%；Si 0.91%；W 67.02%。热重分析如图1所示，呈现三步失重的现象，分别失重3.0%、9.3%、7.5%。请回答：

6-1 该超分子化合物中C与W的物质的量之比