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2015年“扬子石化杯” 第29届中国化学奥林匹克竞赛(江苏赛区) 夏令营暨选拔赛试题 (2015年7月21日 共计3小时) 题号12345678910总分 满分101081012612101210100 得分 评卷 人 注意事项 1考试时间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。 2所有解答必须写在指定的位置,用铅笔解答无效(包括作图)。草稿 纸另发。不得将任何纸张带入考场。 3凡要求计算者,须给出计算过程,没有计算过程无效。 4姓名、准考证号和所属学校等必须写在首页左侧指定位置,写于其 他地方者按废卷论处。 5用涂改液涂改的解答无效。 6允许使用非编程计算器以及直尺等文具。 第1题(10分)水是有氢氧两种元素组成的最常见的无机物之一。水是生 命的源泉,水有许多特别的性质。请回答以下问题: 氧原子的最外层电子排布为_;的几何构型为_,其中 氧原子的杂化轨道为_;的熔沸点明显高于氧族其它元素 的氢化物,主要原因是水分子间形成了_。 水分子是_分子(填“极性”或“非极性”),根据“相似相溶”的原 理,下列物质中不易溶于水的是_。 A食盐 B酒精 C汽油 D明矾 第2题(10分)利用与溶液反应,可以得到水合二草酸根合锡()酸钾 的配合物。为测定所合成的配合物的结晶水含量,进行以下操 作,请填空: 称取于锥形瓶中,加蒸馏水,加热至,用滴定至终点,消耗,则 _。 称取配合物样品于锥形瓶中加蒸馏水,。加热至,用上述溶液滴定至终 点,用去。 (1)写出上述滴定反应的化学方程式并配平: _ (2)由滴定得到的数据计算该配合物的摩尔质量为_。 (3)该配合物每个分子中含有_个结晶水。 溶解度和溶度积均可以表示物质溶解性的大小。已知:,的,请计算在纯 水中的溶解度。 (1)若不考虑的水解,在纯水中的溶解度为_; (2)若考虑的水解,在纯水中的溶解度应_(填“大于”或“小 于”)(1)中的数值。 第3题(8分)1774年,瑞典化学家甘恩用软锰矿与木炭和油的混合物一起 加热,首次分离出了金属锰,柏格曼将它命名为 manganese(锰)。它的拉丁名称manganum和元素符号由此而 来。 在实验室用制备时,常用作_剂,在用浓盐酸制备时,用作 _剂; 锰元素电势图为(酸性溶液) 据图可知,_和_两种离子在水溶液中不稳 定,会发生_反应; 锰酸锂是锂离子电池的重要材料,它作为电极材料具有价格低、电位高、 环境友好、安全性能高等有点。工业上利用和来制备。 (1)先将和混合均匀后加热,升温到时,开始有生成,同时生成固体 A,该温度比的分解温度低很多,原因是 _ _。 (2)升温到时,开始有生成,同时得到固体B,升温到时,A和B反 应,得到高纯度锰酸锂,请写出A和B反应的化学反应方程是: _ 第4题(10分)氮是空气中含量最多的元素,在自然界中存在十分广泛, 在生物体内亦有极大作用,是组成氨基酸的几本元素之一。 氮的某氧化物A低温下为蓝色固体,A易分解为无色气体B和红 棕色气体C。B在空气中极易被氧化而变为红棕色气体C。气体 B、C均有很高的毒性。除去B的简便方法是用硫酸亚铁溶液吸 收,这是因为能生成配合物D的缘故。C可被在一定温度下经催 化还原为无毒的气体E。 写出下列物质的化学式: A_ B_ C_ D_ E_ 气体B的磁性强烈收温度的影响,表现出高温顺磁,低温逆磁。那么气体 C磁性将如何随温度变化?试解释你的结论。 _ 在三甲胺和三甲硅胺中,三角锥形的分子是_,含有键的分子是 _。 第5题(12分)某常见金属M的硫酸盐A的水溶液为蓝色,加入氨水生成深 蓝色配离子B,B在隔绝空气条件下雨金属M反应,可生成无色配 离子C。在A的溶液中加入可得沉淀D。D可用于检查室内汞含量是 否超标:用涂有D的试纸悬挂于室内,室温下若三个小时试纸变 色,则表明室内汞超标。 请写出以下各物质的化学式: A_ B_ C_ D_ 从原子结构的角度分析,C为无色的原因是 _,请估计沉淀D 的颜色为_; 用D试纸检测汞蒸气时,其反应方程式为: _ 第6题(6分)设计合成特殊结构的纳米材料是一个极其活跃的研究领域。 下图给出的是蛋黄-蛋壳型碳包硅合成示意图: 其中,步骤1的产物为硅球外包裹一层厚度可调控的多孔层,可 以通过正硅酸四乙酯的水解获得;步骤2和步骤3的产物最外层 为厚度较薄的多孔碳层,可以通过蔗糖等有机物的高温碳化获 得。步骤3通过除去得到蛋黄-蛋壳型碳包硅。请回答下列问 题: 上述过程中,正硅酸四乙酯的水解产物是_; 步骤3中除去可以选用的试剂为_; 采用高温下的镁热还原法可以将步骤2产物中的也转变为,反应的化学方 程式为 _。 第7题(12分)超导是20世纪最伟大的科学发现之一,超导材料在信息通 讯、生物医学、航空航天等领域的应用前景越来越广阔。近年 来,中国科学家在铁基超导研究方面取得了一系列重大突破, 2014年1月,以赵忠贤等为代表的研究团队获得2013年度国家自然 科学一等奖。科学杂志对比评论称:“中国如洪流般不断涌现 的研究结果标志着在凝聚态物理领域已经成为一个强国。”请解答 如下有关铁基超导材料的问题: 是研制铁基超导材料的重要前体,是面心立方晶胞,做型堆积,实验测得 与形成型结构,那么,的位置应位于_;与形成 _型结构。 的晶胞参数,则计算可得出晶胞中的之间的距离为_; 画出(1)中与形成的正当晶胞沿着轴方向的投影(请标出原子的表示 方式); 下图是铁基超导材料中与形成的结构单元(“”小球代表,“”小球代 表),在新型铁基超导材料中,与形成的结构单元的对称性对于材 料性质有着重要影响。 (1)图1是111型铁基超导材料中的结构单元,试指出其对称操作及其个 数:_; (2)图2是122型铁基超导材料中的结构单元,其对称性与图1所示的结 构有区别吗?_; (3)如果将图2中的1号原子去掉,可得一种结构单元,含有这种结构单 元的铁基超导材料尚未见报道,试结合(1)、(2)对结构单元对 称性特点的分析,给出合理的解释。 _ 第8题(10分) 下列反应中,产物C分子中的不同化学环境氢的个数比是,画出合理的、 带电荷中间体A和B以及产物C的结构简式。 A_ B_ C_ 写出以下过程中D、E、F、G和H的结构简式 D_ E_ F_ G_ H_ 写出以下过程中I、J的结构简式 I_ J_ 第9题(12分)化合物是生物合成核酸的必需前体物质,是蛋白质合成与 分解的调节物,是氨基酸从外围组织转动至内脏的携带者,肾脏 排泄的重要基质,对机体免疫功能和修复具有重要作用。化合物G 的一种合成路线如下: 化合物A转化为化合物B的具体反应类型为_。 化合物A的某链状同分异构体中含有2种不同化学环境的氢,该同分异构 体的结构简式为 _、_。 化合物E中的手性碳的构型为_。 化合物C、D、F的结构简式为_、_、 _。 第10题(10分)在有机化合物的合成设计中,利用化合物分子的对称性可 以使合成路线简化。化合物G的合成就是一个典型例子,化合物 G可经下图所示合成路线制备: 回答下列问题: 写出化合物A转化为化合物B的过程中带电荷中间体H的结构简式: _; 化合物B的系统命名是_; 写出C、D、G的结构简式: _、_、 _。 2015年“扬子石化杯” 第29届中国化学奥林匹克竞赛(江苏赛区) 夏令营暨选拔赛试题 参考答案及评分标准 说明:化学方程式配平错误扣一半分。 第1题(共10分) V型 氢键(8分,每空2分) 极性 C(2分,每空1分) 第2题(共10分) (2分) (1) (2分) 或: (2)(2分) 注解: (3)3(1分) 注解: (1)(2分) (2)大于(1分) 第3题(共8分) 催化 氧化(2分,每空1分) 歧化(3分,每空1分) (1)作为催化剂,加快了碳酸锂的分解(1分) (2)(2分) 第4题(共10分) (5分,每空1分) 高温时顺磁性,低温时逆磁性,是因为为奇电子化合物,低温时易聚合 成,在分子中,成单电子配对,故呈逆磁性;在高温时,不易聚 合,分子中有成单电子,故呈顺磁性(3分,结论1分,解释2分) 三甲硅胺(2分) 第5题(共12分) (共8分,各2分) ,d轨道全充满 白色(或无色)(每空1分,共2分) (2分) 第6题(共6分) (或、等)(2分) 或(氢氟酸)(2分) 或(2分) 第7题(共12分) (一半)四面体空隙中 立方(2分,各1分) (2分) 注解:晶胞中的形成以体心为中心的四面体空隙,做下图: 该四面体空隙的高: 因此,立方体的体对角线为: 所以立方体的边长: 故可得质检的距离: 沿着a轴方向的投影: (2分) (1)1个轴、4个(或,或镜面)(2分) (2)没有(2分) 注解:图2与图1所示的结构对称性相同,都具有1个轴、4 个(或,或镜面) (3)对称性较低的结构单元有利于铁基材料超导性质,而对称性较高 的结构单元不利于铁基材料超导性质(2分) 注解:如果将图2中的1号原子去掉,剩余的结构单元对称 性包含:1个

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