“扬子石化杯”第届中国化学奥林匹克竞赛江苏赛区夏令营暨选拔赛试题含答案.pdf

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