2019年第33届中国化学奥林匹克(初赛)试题及答案

1、2019年第33届中国化学奥林匹克(初赛)试题及答案解析第1题(10分) 简要回答问题。1-1利用不同的催化剂，乙烯催化氧化可选择性地生成不同产物。产物A可使石灰水变浑浊。写出与A摩尔质量相等的其他所有产物的分子式和结构简式。1-2 化合物CsAuCl3呈抗磁性。每个Cs+周围有12个Cl离子，每个Cl离子周围有5个金属离子。金离子处在Cl离子围成的配位中心（也是对称中心）。写出该化合物中Au的氧化态及其对应的配位几何构型。1-3 2019年1月，嫦娥四号成功在月球着陆。探测器上的五星红旗有一类特殊的聚酰亚胺制成。以下是某种芳香族聚酰亚胺的合成路线。画出A、B、C的结构简式。第2题(6分)2-

2、1 28Ca轰击249Cf，生成第118号元素并放出三个中子。写出配平的核反应方程式。2-2 推出二元氧化物(稳定物质)中含氧最高的化合物。2-3 9.413g未知二元气体化合物中含有0.g电子。推出该未知物，写出化学式。第3题(10分) 高炉炼铁是重要的工业过程，冶炼过程中涉及如下反应：气体常数R等于8.314Jmol-1K-1；相关的热力学数据(298K)列入下表：FeO(s)Fe(s)C(s)石墨CO(g)CO2(g)fHm(kJmol-1)-272.0-110.6-393.5Sm(Jmol-1K-1)60.7527.35.74/x3-1 假设上述反应体系在密闭条件下达平衡时总压为120

3、0kPa，计算各气体的分压。衡。3-2 计算K2。3-3 计算CO2(g)的标准熵上Sm(单位：Jmol-1K-1)。(设反应的焓变和熵变不随温度变化) 3-4 反应体系中，若CO(g)和CO2(g)均保持标态，判断此条件下反应的自发性（填写对应的字母）：3-4-1反应（1） A 自发B 不自发C 达平衡3-4-2反应（2） A 自发B 不自发C 达平衡3-5 若升高温度，指出反应平衡常数如何变化填写对应的字母）。计算反应焓变，给出原因。3-5-1反应（1） A 增大B 不变化C 减小3-5-2反应（2） A 增大B 不变化C 减小第4题(13分) 黄铜矿及其转化。黄铜矿是自然界中铜的主要存在

4、形式。认同的传统方法主要是火法，即使黄铜矿和氧气在控制条件下逐步反应得到单质铜。随着铜矿的减少、矿物中黄铜矿含量的降低以及环境保护的要求，湿法炼铜越来越受关注。该法的第一步也是关键的一步就是处理黄铜矿，使其中的铜尽可能转移到溶液中。最简便的处理方法是无氧化剂存在的酸溶反应：向含黄铜矿的矿物中加入硫酸，控制浓度和温度，所得体系显蓝色且有臭鸡蛋气味的气体(A)放出(反应1)；为避免气体A的产生。可采用三价铁盐如Fe2(SO4)3溶液处理黄铜矿。所得溶液和反应1的产物类似，但有浅黄色固体物质(B)生成(反应2)；浅黄色固体会阻碍黄铜矿的溶解，因此，办法之一是在类似反应1的体系中，引入流酸杆菌类微生物

5、，同时通入空气，反应产物无气体，也无黄色浑浊物(反应3)。溶液中阴离子为C；但是，微生物对反应条件要求较为严格(如温度不能过高酸度应适宜等)。采用合适的氧化剂如氯酸钾溶液(足量)，使之在硫酸溶液中与黄铜矿反应(反应4)，是一种更有效的处理方法。只是，后两种方法均有可能出现副反应(反应5)，生成黄钾铁矾(D)。D是一种碱式盐(无结晶水)，含两种阳离子，且二者之比为1:3。它会沉积在黄铜矿上影响其溶解，应尽量避免。5.008克D和足量硫酸钾在硫酸中反应(反应6)，得到15.10g铁钾矾E，E与明矾(摩尔质量为474.4gmol-1)同构。4-1 写出AC、E的化学式。4-2 通过计算，写出D的化学

6、式。4-3 写出反应16的离子方程式(要求系数为最简整数比)。第1题【答案】1-1、A CO2 分子式C2H4O 结构简式CH3CHO 1-2、+1 直线型 +3 八面体(拉长)1-3、【解析】1-1、乙烯催化氧化，得到CO2(A)和与A相对分子质量相同的产物(一定含C、O元素)：O=C=O从式量上分析同分异构体CH4从价键上分析 CH3，H CH3CHO 环氧乙烷 CH3CHO1-2、CsAuCl3呈抗磁性，Cs+和Cl中均无但电子，Au外围电子组态5d106s1，在此化合物中Au的平均氧化态为+2，则Au+(5d10)和Au3+(5d8且空出1个5d轨道)数11。晶胞为四方晶系，化学式为C

7、s+Au+Cl2Cs+Au3+Cl4，由2个单元Cs+Au+Cl2和Cs+Au3+Cl4构成。晶胞参数c=x+y，其中xa。yx 1-3、将芳香族聚酰亚胺结构重复一次 ，可清楚地看到邻苯二甲酸酐和NH2失水而聚合。再根据提供A的分子式和氧化得B(二邻苯二甲酸酐)，推出A的结构。第2题【答案】2-1、4820Ca+24998Cf=294Og+310n 2-2、H2O2 2-3、CH4【解析】2-2、二元氧化物含氧量最高=要求另一元素Ar最小H且O原子数要大。可以是臭氧酸HO3或超氧酸HO2，但它们都不稳定。稳定的只有H2O2。2-3、电子的摩尔质量为1/1836 g/mol，故有：n(e)=0.

8、1836=5.925 mol。设二元气体化合物的摩尔质量为M，分子中含x个电子，故有：x9.413 g/M=5.925 mol，M1.6x 二元化合物只有甲烷。第3题【答案】3-1、p(CO)=p(CO2)=600 kPa 3-2、K2=600 kPa3-33-4、C A 3-5、C A【解析】3-1、平衡体系中(2个平衡反应)的总压为1200 kPa，且第(1)个平衡的K1=1.00，故平衡体系中p(CO)=p(CO2)=600 kPa，而第(2)个平衡的K2= p(CO)。3-4、CO(g)和CO2(g)均保持标态即1105 Pa，因压强商仍为1.00，反应(1)处于平衡状态。反应（2）由

9、压强为0增大到1105 Pa，反应正向进行。 3-5、反应(1):H=393.5(110.5)(272.0)=11 (kJ/mol) 反应(2):H=110.5(272.0)=+161.5 (kJ/mol)升高温度，平衡(1)逆向移动，平衡常数减小；平衡(2)正向移动，平衡常数增大第4题【答案】4-1、A：H2S B:S C:SO42 E:KFe(SO4)212H2O4-2、KFe3(SO4)2(OH)64-3、反应1：CuFeS2+4H+=Cu2+Fe2+2H2S反应2：CuFeS2+4Fe3+=Cu2+Fe2+2S反应3：4CuFeS2+17O2+4H+=4Cu2+4Fe3+8SO42+2

10、H2O 反应条件：微生物反应4：10CuFeS2+34ClO3+44H+=10Cu2+10Fe3+20SO42+17Cl2+22H2O反应5：K+3Fe3+2SO42+6H2O =KFe3(SO4)2(OH)6+6H+反应6：KFe3(SO4)2(OH)6+6H+4SO42+30H2O =3KFe(SO4)212H2O【解析】臭蛋味气体为H2S，反应2可认为是反应1产生的H2S被Fe3+氧化：2Fe3+H2S=2Fe2+2H+S 2再与反应1相加黄铁钾矾D中含K+、Fe3+、OH和SO42，因为是碱式盐故含 Fe(OH)3。明矾化学式为KAl(SO4)212H2O，Fe3+代替Al3+则是与之

11、同构的铁钾矾E(相对分子质量为474.427+56=503.4)。15.10 gE为0.03 mol。根据反应前后K+、Fe3+守恒均为0.03 mol，设D中含1个K+，含Fe3+为3，则D的化学式为KFe3(OH)a(SO4)b，Mr (D) =500.8，所以：质量守恒： 17a+96b=500.839356=293.8氧化数守恒： a+2b=1+33=10解得：b=2，a=6 KFe3(OH)6(SO4)2或K2SO4Fe2 (SO4)34Fe(OH)3设D中含1个Fe3+，含K+为3，则D的化学式为K3Fe(OH)a(SO4)b，Mr (D) =500.8，质量守恒： 17a+96b

12、=500.833956=327.8氧化数守恒： a+2b=3+3=6解得：b=3.64 a=1.28 不合理，舍去第5题【答案】5-1、M(A)=1906 g/mol 5-2、Nd6(C3H7O)17Cl5-3、6个端基、9个边桥基、2个面桥基【解析】5-1、乳白色沉淀B为AgCl，n(AgCl)=0.4778 g/143.4 g/mol=0. mol因A为11电离类型即含1个Cl，则Mr (A)=6.354 g/0. mol=1907 g/mol5-2、A分子中含：N(C)= 190732.02%/12=51 N(H)=19076.17%/1=119N(O)=190714.35%/16=17

13、设A的化学式为Ndx(C3H7O)17Cl，144.2x=1907175934.45=869.6 x=65-3、根据题意，6个Nd各与1个C3H7O中端基氧配位，共6个端基氧；虚线组成上、下2个正三角形，6个交点是6个Nd。上、下2个面是C3H7O中氧形成的面桥基(红线表示，下一面未标出)；三角形每条边各有1个C3H7O中氧形成的边桥基共6个(黑线表示，下一面未标出)，外加上下两点形成的3个边桥基(绿线表示)，总共9个边桥基。第6题【答案】6-1、A2B 6-2、(0,0,0);(0,0,1/2) 0.2405 nm6-3、(1/3,2/3,0.0630);(1/3,2/3,0.4370);(

14、2/3,1/3,0.5630);(2/3,1/3,0.9370)6-4、A3B2C【解析】6-1、A：体内6+顶点1+棱上1=8，B：体内4，晶胞化学式A8B4。6-2、根据题给的“六方晶系”和晶胞结构及投影图都确定为“六方晶胞”。六方晶胞中的两条体对角线是不相等的，由此计算前后2处的A1-A2间的距离显然也不相等。而根据晶胞这2处的距离是相等，难不成不是六方晶胞而是四方晶胞，若是四方晶胞，那么晶胞的俯视图就不正确了（1）按长对角线来计算A1-A2间的距离：下图中红点与A1组成的平行四边形，对角分别为120和60，边长均为0.17a。长对角线的长度=0.173 a，所以A1-A2间的距离=(0

15、.173 a)2+(0.25c)21/2=3(0.170.4780)2+(0.250.7800)21/2=0.2405 nm。a/2a（2）按短对角线来计算A1-A2间的距离：底面短对角线的长度为0.17a(等边三角形)，所以A1-A2间的距离=(0.17a)2+(0.25c)21/2 =0.2113 nm。（3）若是四方晶系，A1-A2间的距离=0.25(c)2+2a21/2=0.250.78002+20.478021/2 =0.2580 nm。6-3、根据俯视图可知，B1处于后方且B1和B2、B3和B4处于同一垂线上。关于在a、b上的坐标不必说明。在c上的坐标：晶胞中B1为0.0630，

16、B4为(10.0630)；根据主视图可知，B3和B4不在同一平面上，B2的下降0.0630即(0.50000.0630)，B3 上提0.0630即(0.5000+0.0630)。6-4、晶胞中顶点和棱上A被C替换，C则有2个，体内有6个A和4个B，所以所得晶体的化学式为A3B2C。第7题【答案】7-1、+2 7-2、几何构型：T字型 中心原子杂化轨道：sp3d7-3、A的化学式：XeFN(SO2F)2分解的方程式：2XeFN(SO2F)2=Xe+XeF2+N(SO2F)227-4、CsI：12 Cs：6【解析】7-1、反应过程：Xe+PtF6=Xe+PtF6，Xe+PtF6+PtF6=XeF+

17、PtF6+PtF5= XeF+Pt2F117-3、根据VSEPR理论(不管O原子提供的电子)，Xe原子价层电子数8+2=10即5对电子，与2个F原子共用2对，与O原子共用2对，还剩余1对孤电子对。因此：OFXeF7-4、FXeF+HN(SO2F)2 FXeN(SO2F)2 Xe+XeF2，根据Xe原子守恒，参加反应FXeN(SO2F)2的化学计量数为2。则：FXeN(SO2F)2FXeN(SO2F)27-5、钙钛矿类型的晶体结构：则CsXeAu3的晶胞体心为CsI、顶点为Xe，棱心为O。第8题【答案】8-1、S 8-2、c1是阳光照射，c2是室内环境。判断理由： A比B多一个苯环，共振能大，能

18、量低，因此B到A的转化是自发的而A到B的反应不自发，需要阳光照射才能进行B的共振体系比A大，因此B颜色更深8-3、a:H2 Pd b:丙酮，无水TsOH8-4、反应（4）【解析】8-1、站在H上看顺时针，而站在H的对面看，构型正好相反，顺时针为R型，逆时针为S型，故该化合物为S型。光照溴代，单取代产物有甲基取代、溴原子连接的C原子上的H和D3种。8-2、A共轭体系少，存在两个大键：2020 (含O原子上的一对P电子)和1212，B共轭体系大3232，所以B颜色深，A经c1(光照)生成B，B经c2(室内)恢复到A。8-3、葡萄糖还原成D-山梨醇：形成缩酮，保护羟基，再氧化 D-山梨醇 L-山梨糖 L-呋喃山梨糖 +2CH3COCH3 解聚内酯化：互变异构为烯醇式 L-山梨酸8-4、反应