第35届全国化学奥赛初赛试题与解析

第35届全国化学奥赛初赛试题与解析第35届全国化学奥赛初赛试题强调测评化学学科素养和基本技能。试题总体难度适中，1~4难度较小，其它试题有些小题较易，第8~10有机题难度较大(占分33分)。一、解析与说明第1题10分属易题。因反应物明确产物清楚或稍作推理是已知的，只需根据质量守恒定律、氧化还原配平要求或离子反应的电荷守恒规律就能正确书写出对应的化学方程式。应该说参赛学生不应失分。第2题6分，试题不难。涉及盖斯定律，离子结构，晶格能、反应熵变和焓变的判断，离子的结合方式等。2-2-1：钙离子相同，臭氧离子和氧离子电荷相同，而臭氧离子体积(半径)大，故氧化钙晶格能大。反应可能是吸热(臭氧化钙稳定性小)。反应熵减。2-2-2：Lewis结构点线式(每个氧原子最外层达8电子结构)。2-2-3：在臭氧离子中两个端基氧原子各带一个单位负电荷，中心氧原子呈电中性，故是端基氧与钙离子结合。1个端基氧与4个钙离子以正四面体形式结合。第3题12分，难度适中。涉及元素及化合价的结构与性质。3-1.最简式为HBS2的化合物，H、B和S的氧化数依次为+1、+3和一2，HBS2可认为是HS—B=S。已知“B均为三配位”，S均为二配位，且紧连不同原子氧化数各为正负。则HBS2必为HS—B—S，B、S各余一键(或断开HS—B=S的双键)，故B、S交替二聚成环或三聚成环。3-2-1和3-2-2：根据条件和质量守恒定律写化学方程式。3-2-3：C的结构可以看作B分子中的—SH被—Cl取代。C(BSCl)3分解生成D和BCl3，根据质量守恒定律可知D的分子式为B2S3，再B、S的氧化态和分子的二次旋转轴可确定其结构。3-3：根据B、S共价键数分别为3和2，确定“O”的原子，分析卟啉分子大骨架是由4个五元环(2个B和3个S组成)的B分别通过4个S连接形成16个原子(8个B和8个S)的大环，而每个五元环可认为是D分子中2个B=S键断裂，2个端基S互联成五元环；断键的2个B分别与2个来自硫单质S连接成大环。3-3-1：氧化数：B+3，4个二硫键的S—1，8个S—2。则化学式B8(S2)4S8。3-3-2：书写Lewis结构注意S上的2对电子对。3-3-3：该分子的小环（内环）由8个S组成，其中每个五元环提供1个S，连接4个五元环有4个S。每个S提供1对p电子与B空轨道形成π键，总共有16π电子。大环（外环）由12个S组成，其中每个五元环提供两个硫键的2个S，每个S提供1对p电子，总共有24π电子。16和24的电子数都不符合休克尔规则4n+2，因此该分子没有芳香性。4-1：该题涉及到干冰晶体的点阵型式、分子数和晶胞结构的计算以及分数坐标。干冰晶体中CO2分子采取4种不同的空间取向，分别平行于晶胞的四条体对角线，这4种空间取向的CO2分子间恰好形成一个正四面体。因此，干冰晶胞内的CO2分子不满足面心平移的特征，故不是面心立方晶胞，而是一个简单立方晶胞。指定氧原子的分数坐标为0.119。4-3：比较P与O的分子式，P相对分子质量为384，比O少了6个CO。每少1个CO则减少7.3%。因为X比P质量减少了14.6%，所以减少了2个CO，Y比P质量减少了4个CO。P是一个环状分子，有三重旋转轴，因此6个CO两两组成3组且3组呈120度。5-1：通过计算讨论，结合A的相对原子质量，确定A对应的元素。5-2：A与硝酸反应简单，产物均已确定。As单质与S单质相似，在强碱溶液中会歧化为亚砷酸盐和砷化物。5-3：邻苯二胺与二氧化砷按1:1失去1个水分子。6-1：根据分摊法，该分子的平面结构c中BO4作为一整体，点占1/4，边占1/2，因此A有4个，BO4有2个。6-2：化学式为ABO3和A2BO4的分子结构需要计算。根据化合物中各元素价态代数和为的规则，当A的价态为+1时，B的价态由+5变为+6；当A的价态为+2时，B的价态保持不变为+4；当A的价态为+3时，B的价态由+3变为+2。但A的价态不可能大于或等于4，否则C中B的价态会为负价。在6-3题中，AB平面与A图晶胞保持不变，只是沿C方向扩张了层间距离。通过分摊法可以得知，当n=2时，A为4个，BO4为2个；当n=3时，A为6个，BO4为3个；当n=4时，A为8个，BO4为4个。当n为任意正整数时，通式为A2n(BO4)n或(A2BO4)n。第7题涉及配合物，需要进行化学式的计算。虽然难度较大，但第1小题关于化学式的计算并不难。在7-1题中，设X、Y为化合物的相对分子质量。因为Z比Y增加了1个氧原子，所以有16/Y=0.0525，解得Y=304.8。又因为Y比X少了x个碘原子，所以有127x/(304.8+127x)=0.294，解得x=1。因为Y=304.8，所以Y分子中碘原子数可为1或2。当碘原子数为1时，Ar(M)=177.8，不合理，因此舍去。当碘原子数为2时，Ar(M)=50.8，因此金属M为V。所以Y的化学式为VI2，X的化学式为VI3，Z的化学式为VOI2。根据分子的磁矩μ和单电子数n的关系，可以求得7-2题中n=3。因为V的基态电子组态为3d34s2，所以其为+2价。在8-2题中，苯甲酸的pKa为4.2，对异丙基苯甲酸的pKa为4.35±0.10，对环丙基苯甲酸的pKa为4.41±0.10。这些值涉及到中间体的稳定性、重排、诱导效应、共轭效应和空间位阻等。1.诱导效应(+I)：环丙基的诱导效应比异丙基大，因为环丙基碳原子sp2杂化，未成键p电子的诱导+I较强。2.由于A、B是两种盐，因此不能是H+与Tf结合。3.在酰胺分子中，N原子上的正电性越强，亲核取代越容易。4.中国化学会公布了试题与答案。5.一道新编的高考模拟题涉及无细胞化学酶从CO2合成淀粉的过程。6.中国科学家在《Science》上发表了一篇论文，介绍了由CO2经过11步反应制得淀粉的过程。7.化学方程式：2CH3OH+O2→2HCHO+2H2O。8.DHAP生成GAP的反应类型是氧化反应。9.DHA属于糖类有机化合物。与DHA分子式相同且满足指定条件下的有机分子结构为a.糖类中的D-fructose；b.D-glyceraldehyde。10.G-6-P和G-1-P互为异构体。11.PO42-的结构简式为O=P(OH)O3。12.由H2O分解制得H2，最廉价的能源是太阳能。13.总化学方程式为：nCO2+nH2O+其他物质→(C6H10O5)n+nO2。同分异构体是指分子式相同但结构不同的化合物。比如说，C4H10可以是正丁烷，也可以是异丁烷。PO4是一