COBP30-01答案.pdf

COBP 中国化学奥林匹克竞赛 初赛 模拟试题 30 01 答案 2016 1 1 1 COBP 中国化学奥林匹克竞赛 初赛 模拟试题 中国化学奥林匹克竞赛 初赛 模拟试题 30 01 答案 答案 命题人 晋 命题人 晋 Resazurin 题号题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 总分总分 满分满分 8 10 14 10 14 14 8 12 10 100 得分得分 元素周期表元素周期表 第第 1 题题 8 分分 写出下列反应的化学方程式 写出下列反应的化学方程式 每个每个 2 分分 1 1 令氧气小心地与钠的液氨溶液反应 得到极少量钠的某种不稳定氧化物 Na x NH3 O2 NaO2 xNH3 e NH3 x O2 O2 xNH 3两种答案均可 两种答案均可 1 2 正丁基锂与丙炔在正己烷溶剂中加热回流反应得到锂的某种碳化物 4Li n C4H9 C3H4 4C4H10 Li4C3 正丁基可以写作正丁基可以写作 n Bu 或其结构式或其结构式 1 3 碘硅烷 SiH3I 与苯基氯化镁发生取代反应 SiH3I C6H5MgCl C6H5SiH3 MgClI 2SiH3I 2C6H5MgCl 2C6H5SiH3 MgCl2 MgI2 两种答案均可两种答案均可 1 4 高氯酰氟在液氨中发生溶剂解反应 生成两种盐 ClO3F 3NH3 l NH4 HNClO3 NH4F 第第 2 题题 10 分分 2 1 将氯气通入强碱性的过氧化氢溶液 在暗处可以看到明显的红光 写出反应方程式 解释 红光的产生 Cl2 H2O2 2OH 2Cl 2H2O O2 1 分分 反应产生的氧是单线态氧 电子由单线态变为三线态的过程中释放出光子 光的波长对应红色 光区 2 分分 COBP 中国化学奥林匹克竞赛 初赛 模拟试题 30 01 答案 2016 1 1 2 2 2 硫氰酸汞的热分解实验被称为 法老之蛇 实验 曾经被用于烟花 但由于产物有毒而逐 渐被淘汰 已知该分解反应产生四种产物 其中一种可以用于溶解白磷 另一种是空气的主要 成分 1 将分解后得到的固体残渣 A 溶于王水后过滤 稀释所得溶液并加入过量碱溶液得到橙黄 色固体 B 收集硫氰酸汞分解所得的气体混合物 冷凝后将剩余气体通入过量氢氧化钾溶液 生成剧毒的盐 C 和毒性较小的盐 D 向 C 的溶液中加入硫代硫酸钾后得到盐 E 用浓硝酸溶 解固体 B 并结晶得到盐 F F 加入 E 的溶液可以重新得回硫氰酸汞 写出 A F 各化合物的化 学式 A HgS B HgO C KCN D KOCN E KSCN F Hg NO3 2 每个每个 1 分分 2 写出硫氰酸汞热分解的化学方程式 4Hg SCN 2 4HgS 2CS2 3 CN 2 N2 1 分分 第第 3 题题 14 分 分 锂和钠可以形成一系列通式为 LixNa6 xN2 x 1 5 的混合氮化物 随着 x 数 值不同 晶体的结构也各不相同 3 1 混合氮化物 Li2NaN 的结构可以看作是六方晶系的 Li3N 右上 图 中的一个锂原子被钠原子取代得到 已知该晶体中锂的配位数 为 3 图中大球代表 N 小球代表 Li 1 画出 Li2NaN 的一个晶胞 指出钠的配位数 蓝色 蓝色 N 紫色小球 紫色小球 Li 大球 大球 Na Na 的配位数 2 晶胞晶胞 2 分 配位数分 配位数 1 分分 2 Li3N 可以导电 假设将离子看作硬球 且在 Li3N 中 Li 离子恰好能通过 N3 之间的缝 隙 试通过计算说明 Li2NaN 能否导电 已知 Li3N 晶胞参数 a 364 8pm c 387 5pm r Li 76pm r Na 102pm Li2NaN 晶胞参数 a 365pm c 460pm r N3 0 5 387 5 76 pm 117 75 pm 0 5 分分 d N Na 0 5 460 pm 230pm 0 5 分分 r Na r N3 117 75 102 219 75pm 230pm 1 分分 可以导电 1 分分 3 2 一种混合氮化物的晶胞如右下图所示 图中大球代表 N 小 球代表 Li 中等球代表 Na 1 给出该氮化物的化学式 Li5NaN2 1 分分 2 给出晶体中各离子的分数坐标 每个坐标每个坐标 0 5 分分 Li 0 0 0 1 2 0 1 2 x 1 2 0 1 2 x 0 1 2 1 2 x 0 1 2 1 2 x 注 注 x 0 25 Na 1 2 1 2 1 2 COBP 中国化学奥林匹克竞赛 初赛 模拟试题 30 01 答案 2016 1 1 3 N3 1 2 1 2 0 0 0 1 2 Li 的坐标写成的坐标写成 1 4 和和 3 4 不得分 不得分 3 试给出晶体沿晶胞对角面方向的原子排列 需包含该结构 1 分分 4 已知该化合物为四方晶系 晶胞参数 a 396 5pm c 550 4pm 试计算该晶体的密度 ZM N0V 1 6 941 5 14 01 2 22 99 1 6 02 1023 396 5 10 10 2 550 4 10 10 g cm3 1 646 g cm3 2 分分 第第 4 题 题 10 分 分 硼砂 Na2B4O5 OH 4 8H2O 是最重要的硼来源之一 现有混有硼砂与硼酸以 及其他可溶性杂质 视作不干扰分析 的固体样品一份 欲分析其中的各种含硼物种的含量 分析过程如下 称取 0 7863g 样品固体 配成 250mL 溶液 准确移取 25 00mL 溶液于锥形瓶 中 加入 2 3 滴甲基橙溶液 用 0 01066mol L HCl 标准溶液滴定至橙色 耗去 28 22mL 再向 瓶中加入足量丙三醇 已调至对酚酞显中性 加入 8 滴酚酞指示剂 用 0 04042mol L NaOH 溶液滴定至显粉红色 耗去 20 60mL 4 1 解释为何第二步滴定时要加入丙三醇 写出反应方程式 硼酸酸性太弱 不能直接滴定 加入丙三醇后硼酸与丙三醇形成络合酸 可以被滴定 1 分分 2 分分 4 2 计算样品中硼砂与硼酸的质量分数 硼砂含量的计算 Na2B4O5 OH 4 8H2O 2HCl 1 分分 0 01066mol L 28 22mL 1 2 250mL n Na2B4O5 OH 4 8H2O 0 001504mol 1000mL L 25mL 381 4g mol 0 001504mol Na2B4O5 OH 4 8H2O 72 95 1 分分 0 7863g 答案写成答案写成 72 96 也给分 也给分 硼总量的计算 H3BO3 NaOH 1 分分 COBP 中国化学奥林匹克竞赛 初赛 模拟试题 30 01 答案 2016 1 1 4 0 04042 mol L 20 60mL 250mL n B 总 0 008327 mol 1 分分 1000mL L 25mL 硼酸含量计算 n H3BO3 n B 总 4n Na2B4O5 OH 4 8H2O 0 008327 mol 4 0 001504mol 0 002311mol 1 分分 61 83g mol 0 002311mol Na2B4O5 OH 4 8H2O 18 17 2 分分 0 7863g 其他过程合理也给分 其他过程合理也给分 结果错误但过程正确的 给一半分 结果错误但过程正确的 给一半分 有效数字错误的不得分 有效数字错误的不得分 第第 5 题 题 14 分 分 格氏试剂 Grignard s reagent 是一种重要的有机试剂 被广泛应用于烷基 化 偶联反应和亲核加成等反应中 研究表明格氏试剂 溶剂中存在多个物种之间的平衡 以 四氢呋喃 thf 为溶剂 研究下列问题 5 1 在四氢呋喃溶液中 烷基氯化镁类格氏试剂 RMgCl 中 Mg 的配位数一般为 4 据此给出下 列物质 A B C D E 的结构 每个结构每个结构 1 分 四氢呋喃可以用分 四氢呋喃可以用 thf 表示 表示 配位键可以用单键表示 配位键可以用单键表示 1 格氏试剂在溶液中二聚生成二聚体 A 产物含有 2 Cl A 画 成画 成 得得 0 5 分 分 2 二聚的格氏试剂发生异裂 生成含 Mg 的阴离子 B 和阳离子 C B C 3 B 和 C 经由中间体 D 生成 MgCl2和 E D E COBP 中国化学奥林匹克竞赛 初赛 模拟试题 30 01 答案 2016 1 1 5 5 2 乙基氯化镁 CH3CH2MgCl 与氯化镁 四氢呋喃作用 得到一种可结晶的加合物 CH3CH2 2Mg4Cl6 thf 6 若把烷基和溶剂分子看作球体 则该加合物是中心对称的 其结构中含有两种 配位数的 Cl 和 Mg 可被形容为两个共用一个面的 缺一个顶点的立方体 每个 Mg 原子在 立方体骨架之外还与两个原子相连 乙基只与配位数较少的 Mg 原子相连 画出该加合物的结 构 3 分分 配位键均可表示为单键配位键均可表示为单键 5 3 苯基格氏试剂与氯化亚铬 CrCl2 反应生成铬和联苯 研究这个反应 发现该反应存在多 个中间体 1 第一步反应为氧化还原反应 产生一个中性双自由基中间体 I 其中铬的配位数为 6 以 一对电子的配位数为 1 计算 给出该中间体的结构 2 分分 单电子的位置单电子的位置可以变化可以变化 2 第一步产生的中间体发生自由基偶联反应 生成中间体 II Cr 的配位数发生变化 II 分 解给出产物 给出这个中间体的结构 指出 Cr 的配位数 2 分分 配位数 3 1 分分 5 4 亚甲基双格氏试剂 CH2 MgCl 2与丙酮反应给出一种易燃气体 F 沉淀 G 和 MgCl2 指出 F 和 G 的化学式 F C4H8 或 G MgO 各各 0 5 分分 COBP 中国化学奥林匹克竞赛 初赛 模拟试题 30 01 答案 2016 1 1 6 第第 6 题 题 14 分 分 右图给出 25 下 水中硒的各种存在形式的电势 pH 图 若没有特殊说明 设溶液中硒元素的分析浓度为 1 0mol dm3 回答下列问题 6 1 向 pH 9 的 Na2Se 溶液中滴加 Hg NO3 2 产生 HgSe 沉淀 写出反应的离子方程式 Hg2 HSe OH HgSe H2O 2 分分 6 2 用碘处理二氧化硫的水溶液可以得到硫酸 试估算在 pH 2 时 用 1 0mol dm3碘处理该二 氧化硒水溶液能否得到硒酸 已知 I2 2e 2I E 0 5355V pH 2 时由图可知 H2SeO3 2e H2O SeO42 4H E 0 92V 0 5 分分 结果在结果在 0 90 0 94 之间都得分 之间都得分 若令 I2氧化 H2SeO3 则 E 0 54 0 92 V 0 38V 0 0 5 分分 反应不能发生 1 分分 结果在结果在 0 36 0 40 之间都得分 之间都得分 其他合理过程也给分 其他合理过程也给分 6 3 pH 3 时 已知 HSeO3 5H 4e Se 3H2O E 0 45V Se 2H 2e H2Se E 0 01V 若 不 考 虑 其 他 反 应 试 估 算 1 0mol dm3 NaHSeO3溶液中 H2Se 浓度为多少时两者的反应不再正向进行 由能斯特方程 HSeO3 5H 4e Se 3H2O 0 45V E 0 0591 4 lg 10 3 5 1 0 5 分 分 解得 E HSeO 3 Se 0 67V 1 分 分 Se 2H 2e H2Se 0 01V E 0 0591 2 lg 10 3 2 1 0 5 分 分 解得 E Se H 2Se 0 19V 0 5 分 分 由图得到由图得到 E 0 18 0 20V 也得分 也得分 归中反应的标准电极电势 E E HSeO 3 Se E Se H 2Se 0 67V 0 19V 0 48V 0 5 分 分 E 0 47 0 49V 也得分 也得分 由题意 两者的反应不再正向进行时 E 0 0 5 分分 由能斯特方程 HSeO3 2H2Se H 3Se 3H2O 0 0591V E E lg HSeO 3 c H c H 2Se c 2 0 5 分 分 n 代入 n 4 HSeO3 1 0 mol dm3 H 10 3 mol dm3 E 0 得 H2Se 1 8 10 15 mol dm3 1 分分 COBP 中国化学奥林匹克竞赛 初赛 模拟试题 30 01 答案 2016 1 1 7 E 0 47 时 时 H2Se 3 9 10 15 mol dm3 E 0 49 时 时 H2Se 8 3 10 16 mol dm3 也得分也得分 能斯特方程写成其他合理形式也给分 能斯特方程写成其他合理形式也给分 6 4 25 1atm下 向1 dm3 pH 9的Na2SeO3溶液中通入臭氧 参与反应的臭氧体积为4 90 dm3 得 到 混 合 溶 液 求 此 时 溶 液 中 各 含 硒 物 种 浓 度 取 R 8 314J mol K 已 知 H2SeO3 Ka1 3 5 10 3 Ka2 5 0 10 8 H2SeO4 Ka1 103 Ka2 1 3 10 2 由理想气体状态方程 pV nRT pV 101325 4 90 10 3 反应的 n O3 mol 0 200mol RT 8 314 298 则被氧化的 Na2SeO3 为 0 200mol 即溶液中存在 0 200mol Na2SeO4 2 分分 n Na2SeO3 总 1 000 0 200 mol 0 800 mol c Na2SeO3 总 0 800 mol 1 dm3 0 800mol dm3 c Na2SeO4 总 0 200 mol 1 dm3 0 200mol dm3 Ka1Ka2 c Na2SeO3 c Na2SeO3 总 H 2 Ka1 H Ka1Ka2 3 5 10 3 5 0 10 8 0 800 mol dm3 0 78 mol dm3 10 9 2 3 5 10 3 10 9 3 5 10 3 5 0 10 8 Ka1 H c NaHSeO3 c Na2SeO3 总 H 2 Ka1 H Ka1Ka2 3 5 10 3 10 9 0 800 mol dm3 0 016 mol dm3 10 9 2 3 5 10 3 10 9 3 5 10 3 5 0 10 8 H 2 c H2SeO3 c Na2SeO3 总 H 2 Ka1 H Ka1Ka2 10 9 2 0 800 mol dm3 4 5 10 3 mol dm3 10 9 2 3 5 10 3 10 9 3 5 10 3 5 0 10 8 Ka1Ka2 c Na2SeO4 c Na2SeO4 总 H 2 Ka1 H Ka1Ka2 103 1 3 10 2 0 200 mol dm3 0 20 mol dm3 10 9 2 103 10 9 103 1 3 10 2 Ka1 H c NaHSeO4 c Na2SeO4 总 H 2 Ka1 H Ka1Ka2 10 3 10 9 0 200 mol dm3 1 5 10 8 mol dm3 10 9 2 103 10 9 103 1 3 10 2 COBP 中国化学奥林匹克竞赛 初赛 模拟试题 30 01 答案 2016 1 1 8 H 2 c H2SeO4 c Na2SeO4 总 H 2 Ka1 H Ka1Ka2 10 9 2 0 200 mol dm3 1 5 10 20 mol dm3 10 9 2 103 10 9 103 1 3 10 2 每个浓度每个浓度 0 5 分分 认为认为 c NaHSeO4 c H2SeO4 0 也给分 也给分 第第 7 题 题 8 分 分 Bucherer Bergs 反应是经典的多组分反应之一 该反应可以用来合成氨基酸 反应物为酮 碳酸铵和氰化钠 或氰化钾 7 1 已知下列关于该反应的事实 1 用氰醇与碳酸铵反应 可以直接得到产物 2 反应中碳酸铵可被视作分解为二氧化碳 水和氨 3 产物包含一个五元含氮杂环 其中一个氮上的氢酸性强于另一个 4 在反应的前三步中 由丙酮衍生而来的一系列中间体依次在反应中作为亲电试剂 亲 电试剂 亲核试剂 给出下列反应的产物 X 的结构 4 分分 X 画 成画 成 得得 1 分 分 7 2 该反应的后三步是分子内的反应 反应过程中涉及到了一个开环 成环的过程 依次经历 了两个互为异构体的中间体 其中之一为异氰酸酯 给出中间体 M 和 N 的结构 COBP 中国化学奥林匹克竞赛 初赛 模拟试题 30 01 答案 2016 1 1 9 M N N 每个每个 2 分分 第第 8 题 题 12 分分 轴烯 Radialene 是一类独特的环状烯烃 其环上的每一个碳原子都接有一 个双键 含 n 元环的轴烯可以表示为 n 轴烯 这类化合物由于其独特的结构