第一届Chemy化学奥林匹克竞赛联赛试题答案.docx

资料收集于网络 如有侵权请联系网站 删除 谢谢 第一届Chemy化学奥林匹克竞赛联赛答案（2016年8月28日 9:00 12:00）题号12345678910总分满分888171191091010100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小时内不得离场。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内，不得用铅笔填写。草稿纸在最后一页。不得持有任何其他纸张。姓名、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。 H1.008相对原子质量He4.003Li6.941Be9.012B10.81C12.01N14.01O16.00F19.00Ne20.18Na22.99Mg24.31Al26.98Si28.09P30.97S32.07Cl35.45Ar39.95K39.10Ca40.08Sc44.96Ti47.88V50.94Cr52.00Mn54.94Fe55.85Co58.93Ni58.69Cu63.55Zn65.41Ga69.72Ge72.61As74.92Se78.96Br79.90Kr83.80Rb85.47Sr87.62Y88.91Zr91.22Nb92.91Mo95.94Tc98Ru101.1Rh102.9Pd106.4Ag107.9Cdabsolute adj. 绝对的；完全的112.4In114.8Sn118.7Sb121.8Te127.6I126.9Xe131.3Cs132.9Ba137.3LaLuHf178.5Ta180.9W183.8Re186.2Os190.2Ir192.2Pt195.1Au197.0Hg200.6Tl204.4Pb207.2Bi209.0Po210At210Rn222Fr223Ra226AcLaRfDbSgBhHsMtDsRgCnUutUuqUupUuhUusUuoLaCePrNdPmSmEuGdTbDyHoErTmYbLuAcThPaUNpPuAmCmBkCfEsFmMdNoLr第1题（8分）1-1 将明矾置于河水中搅拌，生成载带着悬浮物的氢氧化铝，然后沉降，使水澄清。但若用蒸馏水代替河水，便不会发生以上现象，请解释该过程的原因，并写出生成氢氧化铝的方程式。1-1 Al3+ + 3H2O = Al(OH)3 + 3H+（1分）明矾水解生成氢氧化铝胶体，氢氧化铝胶体在河水中和其他杂质粒子发生聚沉沉降使河水澄清，而蒸馏水中几乎没有杂质粒子氢氧化铝胶体无法发生聚沉发生沉降。（2分）1-2 在氯化汞溶液中逐滴加入碘化钾溶液，生成橘红色沉淀，继续滴加，发现沉淀溶解，写出反应过程中的两个化学反应方程式。1-2 HgCl2 + 2I- = HgI2 + 2Cl-（1分）HgI2 + 2I- = HgI4-（1分）1-3 在含有四氨合铜离子的溶液中加入硫酸，溶液的颜色由绛蓝色变为蓝色，写出总反应方程式。1-3 Cu(NH3)42+ + 4H+ = Cu2+ + 4NH4+（1分）不写Cu(NH3)42+不得分。1-4 在含有铝离子和锌离子的混合溶液中加入过量氨水，生成白色沉淀和无色溶液，分别写出化学反应方程式。1-4 Al3+ + 3NH3H2O = Al(OH)3 + 3NH4+（1分）Zn2+ + 4 NH3H2O = Zn(NH3)42+ + 4H2O（1分）氨水写成NH3也得分，不写沉淀符号也得分，本套试卷当中其他题目不加沉淀和气体符号同样得满分，其他答案不得分。第2题（8分）有一个经验规则可以用于估算基元反应的活化能：活化能/BE00.050.31BE是反应中断掉的键的键能之和。 反应中没有键的断裂的反应； 自由基与分子的放热反应； 反应中键不完全断裂（如协同反应）的反应。 反应中键完全断裂的反应。根据上述经验规则，估算氢气与氯气反应中各步基元反应的活化能，并与实验值比较。Cl2 = 2ClEa1 = 242.8 kJmol-1Cl + H2 = HCl + HEa2 = 25.1 kJmol-1H + Cl2 = HCl + ClEa3 = 12.6 kJmol-1BE(Cl-Cl) = 243 kJmol-1；BE(H-H) = 436 kJmol-1；BE(H-Cl) = 431 kJmol-1反应1：Cl2 = 2Cl直接使用经验公式Ea1 = BE(Cl-Cl) = 243 kJmol-1（2分）反应2：Cl + H2 = HCl + HH = BE(H-H) - BE(H-Cl) = 5 kJmol-1 0（1分）不能直接使用经验公式Ea2 = 0.05BE(H-H) = 21.8 kJmol-1应用正反应活化能 - 逆反应活化能 = H间接求算：Ea2 = Ea2,逆 + H = 0.05BE(H-Cl) + 5 kJmol-1 = 26.5 kJmol-1（2分）反应3：H + Cl2 = HCl + ClH = BE(Cl-Cl) - BE(H-Cl) = -188 kJmol-1 0直接使用经验公式Ea2 = 0.05BE(Cl-Cl) = 12.2 kJmol-1（2分）结果与实验值很好的符合。（1分）第3题（8分）3-1 Cr2，Mo2与W2分子中存在着六重键，金属的ns轨道与(n-1)d轨道参与成键。d轨道中的 dz2 轨道参与形成键， dxz，dyz 轨道参与形成键， dxy，dx2-y2 轨道参与形成键。同样是六重键，Cr2，Mo2与W2的有效键级分别为3.52，5.17和5.19，Cr2明显低于Mo2及W2，最可能的原因是其 (/)键较弱。3-2 Sg是元素周期表中位于W下方的元素，受相对论效应的影响，Sg原子的7s轨道能级降低，使得Sg2分子中7s轨道形成的*反键轨道的能级低于键成键轨道的能级，从而使Sg2分子的成键模式与Cr2，Mo2，W2有显著不同。Sg2分子的键级为 4 ，基态的Sg2分子中有 2 个单电子。据此推测，Db2分子和Hs2分子的键级分别为 3 和 4 (Db和Hs分别为元素周期表中位于Ta和Os下方的元素)。（每个空1分）第4题（17分）羰基化合物是一类重要的配合物。副族金属大多都能形成羰基配合物，如Fe(CO)5、Ni(CO)4、Co2(CO)8等。羰基化合物有一重要性质，存在羰基配位时，中心原子一般遵守18电子规则，又称EAN规则。4-1 画出Fe(CO)5、Ni(CO)4、Co2(CO)8的结构式，并判断它们的磁属性，试用价键理论解释。4-1、抗磁，d8低自旋 抗磁，d10抗磁，d9 + Co-Co键（结构一个1分，磁属性和价键分析一个0.5分）Co2(CO)8的结构画成1根Co-Co键每个Co键联4个羰基五配位也可得分。4-2 你认为Ti(CO)7是否能稳定存在？若存在，请画出其结构；若不存在，请解释其原因。Fe(CO)5在乙醇中能与氢氧化钾发生反应，生成两种盐和水；常温时能被碘氧化生成一种满足18电子规则的化合物和一种非金属氧化物。Co2(CO)8能与氢气发生反应仅生成一种产物。4-2 不能。（1分）Ti的半径相对较小无法容纳7个CO配位或者配位数太高。（1分）4-3 写出上述三个反应方程式，是氧化还原反应的表明氧化剂和还原剂。4-3 Fe(CO)5（氧化剂）+ 4KOH（还原剂） = K2Fe(CO)4 + K2CO3 + 2H2O Fe(CO)5（还原剂） + I2（氧化剂） = I2Fe(CO)4 + CO Co2(CO)8（还原剂） + H2（氧化剂） = 2 HCo(CO)4 （方程式1分，氧化剂和还原剂表达每个1分）由于二价铁具有较强的还原性，因此其某些盐热分解时会表现出某些特殊的性质。4-4 写出FeSO4热分解的方程式。4-4 2FeSO4 = Fe2O3 + SO3 + SO2（1分）有一种铁系金属阳离子M与过量氨水反应生成土黄色溶液，在空气中久质溶液会变成红褐色。4-5 写出使溶液呈现两种不同颜色的粒子的化学式。4-5 Co(NH3)62+、Co(NH3)63+（每个1分）Ni2+常与许多多齿配体形成螯合物。如Ni2+与丁二酮肟在稀氨水中生成鲜红色沉淀。4-6 画出该鲜红色沉淀的结构。4-6 （2分）第5题（11分）某橙红色晶体A受热时生成无色气体B，绿色固体C和水。B与金属镁反应生成固体D。D与水作用生成气体E和白色沉淀F。A的水溶液与氢氧化钠溶液共热生成气体E和黄色溶液G。将E通入蓝色溶液H中产生浅蓝色沉淀后又逐渐溶解变为深蓝色溶液I。向I中加入氯化钡溶液后生成白色沉淀J。J不溶于稀盐酸。G中加入氯化钡溶液则生成黄色沉淀K。K可溶于稀盐酸。推断A-K代表的物质的化学式。A NH4Cr2O7 B N2 C Cr2O3 D Mg3N2 E NH3 F Mg(OH)2 G Na2CrO4 H CuSO4 I Cu(NH3)4SO4 J BaSO4 K BaCrO4（每个1分）第6题（9分）实验室常用如下方法对铜铍合金中铍含量进行测定。称取纯净的氧化汞0.2707 g，加入20 mL 10 %碘化钾，2滴酚酞，用待标定盐酸滴定至终点，消耗盐酸25.30 mL。称取铜铍合金2.0973 g，加入20 mL 1+1硝酸，待试样完全溶解后，煮沸以赶走氮氧化物，冷却，转入200 mL容量瓶中，定容。移取上述溶液25.00 mL，加入5 g氯化铵，10 mL 100 gL-1 Na2EDTA，加入50 mL水，煮沸3 min，用浓氨水中和至pH 9.0 10.0，静置2h，用中速滤纸过滤，用稀NH3-NH4Cl溶液洗涤，用盐酸溶解并洗涤滤纸。加入5 mL 200 gL-1酒石酸钾钠溶液，0.5 mL酚酞，加400 gL-1氢氧化钠至析出沉淀，并用20 gL-1氢氧化钠调节溶液呈红色，静置10 min，用上述盐酸溶液滴定至无色，加入20 mL饱和氟化钠溶液，用盐酸标准溶液滴定至无色，消耗盐酸29.87 mL。6-1 计算铜铍合金中的铍含量。6-1 cHCl = 2mHgO / (MHgOVHCl) = 2 0.2707 g / (216.6 g/mol 25.30 mL)= 0.0988 mol/L（2分）Be = cHClVHClMBeV0 / (2m0V) = 0.0988 mol/L 29.87 mL 9.012 g/mol 0.2 L / (2 2.0973 g 25.00 mL)= 5.07%（3分）6-2 Na2EDTA、浓氨水的作用分别是什么？6-2 Na2EDTA的作用是络合合金溶解形成的铁离子、铝离子等。（1分）（答出络合杂质离子即可）浓氨水的作用是络合铜离子并沉淀铍离子。（1分）6-3 试写出盐酸标定和加入氟化钠的方程式。6-3 HgO + 4I- + H2O HgI42- + 2OH-（1分）4F- + Be(OH)2 2OH- + BeF42-（1分）第7题（10分）7-1 Mn和Si的二元化合物A属于立方晶系，Si位于晶胞的顶点及体心，其中一个Mn原子的分数坐标为(0.5，x，0)，其中0x0.5。7-1-1 写出A的最简式。7-1-1 Mn3Si（2分）7-1-2 A采取哪种点阵形式？7-1-2 简单立方。（1分）7-1-3 若A中Mn形成正二十面体，求x的值。(结果保留三位小数)7-1-3 0.191或0.309（每个2分）7-2 Mn、Si和C的三元化合物B是由Mn12Si二十面体、Mn6C三棱柱和孤立的Mn原子(图中白色球)构成的，多面体之间共用Mn原子连接，图中画出了一个晶胞中全部三棱柱和部分二十面体。B采取c心单斜的点阵形式，每个Si原子都是一个对称中心。7-2-1 一个晶胞中有多少个Mn原子被Mn12Si二十面体和两个Mn6C三棱柱所共用？7-2-1 16。（1分）7-2-2 写出B的最简式。7-2-2 Mn16SiC4（2分）第8题（9分）人们研究了以下反应：8-1 DBU是一种有机碱，其全称为1,8-二氮杂二环5.4.0十一碳-7-烯。画出其结合一个质子后的结构。8-1（2分）8-2 以丙二酸二甲酯和不多于四个碳的试剂为原料，设计合成A的路线。8-2 （3分）8-3 在这些中间体及产物中，B含有五元环，C和D均不含碳碳双键，且D可在HCl的甲醇水溶液中反应得到不含氮的化合物E。画出B、C、D、E的结构（不考虑立体化学）。8-3 B C D E（每个1分）第9题（10分）对于以下反应：9-1 已知B不含羟