2017年第31屆中國化學奧林匹克(初賽)試題(含參考答案)

1、中國化學會第31屆全國高中學生化學競賽（省級賽區(qū)）試卷估分用答案（2017年8月27日9:0012:00）題號12345678910總分滿分101012101012613107100得分評卷人競賽時間3小時。遲到超過半小時者不能進考場。開始考試后1小時內(nèi)不得離場。時間到，把試卷（背面朝上）放在桌面上，立即起立撤離考場。試卷裝訂成冊，不得拆散。所有解答必須寫在指定的方框內(nèi)，不得用鉛筆填寫。草稿紙在最后一頁。不得持有任何其他紙張。姓名、報名號和所屬學校必須寫在首頁左側(cè)指定位置，寫在其他地方者按廢卷論處。允許使用非編程計算器以及直尺等文具。H1.008相對原子質(zhì)量He4.003LiBeBCNOFNe

2、6.9419.01210.8112.0114.0116.0019.0020.18NaMgAlSiPSClAr22.9924.3126.9828.0930.9732.0735.4539.95KCaScTiVCrMnFeCoNiCuZnGaGeAsSeBrKr39.1040.0844.9647.8850.9452.0054.9455.8558.9358.6963.5565.4169.7272.6174.9278.9679.9083.80RbSrYZrNbMoTcRuRhPdAgCdInSnSbTeIXe854787628891912292919594981011102910641079112411

3、4811871218127612691313CsBaLaHfTaWReOsIrPtAuHgTlPbBiPoAtRn132.9137.3Lu178.5180.9183.8186.2190.2192.2195.1197.0200.6204.4207.2209.0210210222Fr223Ra226Ac_LaRfDbSgBhHsMtDsRgCnUutUuqUupUuhUusUuoLaCePrNdPmSmEuGdTbDyHoErTmYbLuAcThPaUNpPuAmCmBkCfEsFmMdNoLr第1題（10分）根據(jù)條件書寫化學反應方程式。1-1工業(yè)上從碳酸氫銨和鎂硼石Mg2B2O4（OH）2在水溶

4、液中反應制備硼酸。12NH4HCO3+Mg2B2O4（OH）2=2MgCO3+2NH3+2H3BO3（2分）NH4HCO3+Mg2B2O4（OH）2+2H2O=Mg2（OH）2CO3+NH3+2H3BO31-2從乏燃料提取钚元素的過程中，利用亞硝酸鈉在強酸溶液中將PU3+氧化為PU4+。1-24H+2HNO2+4Pu3+=N2O+4Pu4+3H2O（2分）1-3NaBH4與氯化鎳（摩爾比2:1）在水溶液中反應，可得到兩種硼化物：硼化鎳和硼酸（摩爾比1:3）。1-38NaBH4+4NiCl2+18H2O=6H3BO3+2Ni2B+8NaCl+25H2（2分）1-4通過KMnO4和H2O2在KF-

5、HF介質(zhì)中反應獲得化學法制F2的原料K2MnF6。1-42KMnO4+3H2O2+2KF+10HF=20MnF6+3O2+8H2O（2分）1-5磷化氫與甲醛的硫酸溶液反應，產(chǎn)物僅為硫酸鏻（鹽）1-52PH3+8HCHO+H2SO4=P（CH2OH）42SO4（2分）第2題（10分）21氨晶體中，氨分子中的每個H均參與一個氫鍵的形成，N原子鄰接幾個氫原子？1摩爾固態(tài)氨中有幾摩爾氫鍵？氨晶體融化時，固態(tài)氨下沉還是漂浮在液氨的液面上？2-16（3個氫鍵、3個共價鍵）；（1分）3mol（1分）；下沉（1分）。22P4S5是個多面體分子，結構中的多邊形雖非平面狀，但仍符合歐拉定律，兩種原子成鍵個重要的化

6、工過程，已知如下鍵2-3水煤氣轉(zhuǎn)化反應CO(g)+H2O(g)fH2(g)+CO2(g)是能(BE)數(shù)據(jù)：BE(C三O)=1072kJmol-i，BE(O-H)=463kJmol-i,BE(C=O)=799kJmol-i,BE（H-H）=436kJmol-1估算反應熱，該反應低溫還是高溫有利？簡述理由。3JH-2BE（C=O）+BE（H-H）-BE（C三O）-2BE（O-H）=-36KJmol-1（1分）該反應的力HV0,根據(jù)勒夏特列平衡移動原理，故而低溫有利于平衡正向移動，因而低溫有利。（1分）注：實際反應要用合適的溫度。24硫粉和S2-反應可以生成多硫離子。在10mLS2-溶液中加入0.0

7、80g硫粉，控制條件使硫粉完全反應。檢測到溶液中最大聚合度的多硫離子S|-且S2-nn=1,2,3,）離子濃度之比符合等比數(shù)列1,10,：10n-1。若不考慮其他副反應，計算反應后溶液中2-的濃度C1和其起始濃度54根據(jù)題意可得溶液中只有三種含硫離子S2-，S22-，S32-列式S2-S22-S32-C10C100C根據(jù)零價S守恒可得：10c1+2x100c1=n（S）=2.49x10-3mol（1分）因而c1=1.2x10-3molL-1（1分）c0=c1+10c1+100C=0.13moLL-1（1分）第3題（12分）在金屬離子M3+的溶液中，加入酸HmX,控制條件，可以得到不同沉淀。pH

8、1,得到沉淀A（M2XnyH2O,y7，得到沉淀BMX（OH）,A在空氣氣氛中的熱重分析顯示,從30C升溫至100C，失重11.1%，對應失去5個結晶水（部分）；繼續(xù)加熱至300C,再失重31.2%，放出無色無味氣體，殘留物為氧化物M2O3，B在氮氣氣氛中加熱至300C總失重29.6%。31通過計算，扌旨出M是哪種金屬，確定A的化學式。1由MX（OH）可知X為-2價，因而A為M2X3yH2O根據(jù)第一步失去5個結晶水可以確定其分子量為811.53gmol-1（1分）因為在熱重分析中放出無色無味的氣體，因而推測該氣體可能為CO2（1分）當X為碳酸根時，驗證無合理答案。因而推測X為C2O42-，經(jīng)過

9、分子量計算可得M為Bi。（1分）因而A的化學式為：Bi2（C2O4）37H2O（1分）32寫出A在空氣中熱解的反應方程式。（2分）22Bi2(C2O4)37H2O+3O2=2Bi2O3+14H2O+12CO2Bi2(C2O4)37H2O=Bi2(C2O4)32H2O+5H2O2Bi2（C2O4）32H2O+3O2=2Bi2O3+4H2O+12CO2臥通過計算，確定在N2氣氛中失重后的產(chǎn)物及產(chǎn)物的定量組成（用摩爾分數(shù)表示）。3Mr（失重92.25gmol-i,剩下的為BiO0.75（2分）所以產(chǎn)物為Bi（66.7%）+Bi2O3（33.3%）（2分）34寫出B在氮氣氣氛中分解的反應方程式。4Bi

10、（C2O4）（OH）=2Bi+Bi2O3+2H?0+7CO2+CO（2分）第4題（10分）隨著科學的發(fā)展和大型實驗裝置（如同步輻射和中子源）的建成,高壓技術在物質(zhì)研究中發(fā)揮著越來越重要的作用。高壓不僅會引發(fā)物質(zhì)的相變,也會導致新類型化學鍵的形成。近年來就有多個關于超高壓下新型晶體的形成與結構的研究報道。1NaCl晶體在50-300GPa的高壓下和Na或Cl2反應，可以形成不同組成、不同結構的晶體。下圖給出其中三種晶體的晶胞（大球為氯原子,小球為鈉原子）。寫出A、B、C的化學式。1ANaCl3BNa3ClCNa2Cl（每個1分）4-2在超高壓（300GPa）下，金屬鈉和氦可形成化合物。結構中，鈉

11、離子按簡單立方排布，形成Na4立方體空隙（如右圖所示）電子對（2e-）和氦原子交替分布填充在立方體的中心。4-2-1寫出晶胞中的鈉離子數(shù)。4-2-18。（1分）4-2-2寫出體現(xiàn)該化合物結構特點的化學式。2-2Na2（e2）He。（1分）4-2-3若將氦原子放在晶胞頂點，寫出所有電子對（2e-）在晶胞中的位置。4-2-3體心、棱心。（1分）4-2-4晶胞邊長a=395pm。計算此結構中Na-He的間距d和晶體的密度p（單位:gcm-1）。4-2-4p=zM/NAV=5.39gmol-1（2分）d=v3/4a=171pm（2分）第5題（10分）由元素X和Y形成的化合物A是一種重要的化工產(chǎn)品，可用

12、于制備潤滑劑、殺蟲劑等。A可由生產(chǎn)X單質(zhì)的副產(chǎn)物FeP2與黃鐵礦反應制備，同時得到另一個二元化合物B。B溶于稀硫酸放出氣體C,而與濃硫酸反應放出二氧化硫。C與大多數(shù)金屬離子發(fā)生沉淀反應。純凈的A呈黃色，對熱穩(wěn)定，但遇潮濕空氣極易分解而有臭雞蛋味。A在乙醇中發(fā)生醇解，得到以X為單中心的二酯化合物D并放出氣體C，D與Cl2反應生成制備殺蟲劑的原料E、放出刺激性的酸性氣體F并得到Y的單質(zhì)（產(chǎn)物的摩爾比為1:1:1）。A與五氧化二磷混合加熱，可得到兩種與A結構對稱性相同的化合物G1和G2。51寫出A、C到F以及G1和G2的分子式。1AP4S10CH2SDHSPS（OC2H5）2EClPS（OC2H5）

13、2FHC1G1P4S6O4G2P4O6S4（每個1分）52寫出由生產(chǎn)X單質(zhì)的副產(chǎn)物FeP2與黃鐵礦反應制備A的方程式。22FeP2+12FeS2=P4S10+14FeS（1分）53寫出B與濃硫酸反應的方程式。5-32FeS+13H2SO4=2Fe（HSO4）3+10H2O+9SO2（2分）第6題（12分）釕的配合物在發(fā)光、光電、催化、生物等領域備受關注。6研究者制得一種含混合配體的Ru（II）配合物Ru（bpy）n（phen）3-n（ClO4）2（配體結構如下圖）。元素分析結果給出C、H、N的質(zhì)量分數(shù)分別為48.38%、3.06%、10.54%。磁性測量表明該配合物呈抗磁性。61推算配合物化學

14、式中的n值。6-1-1n=2。（1分）612寫出中心釘原子的雜化軌道類型。6-1-2d2sp3（1分）2利用顯微鏡觀察生物樣品時，常用到一種被稱為“釘紅”的染色劑，釘紅的化學式為Ru3O2（NH3）14Cl6，由Ru（NH3）6C13的氨水溶液暴露在空氣中形成，釘紅陽離子中三個釘原子均為6配位且無金屬-金屬鍵。6-2-1寫出生成釘紅陽離子的反應方程式。6-2-112Ru(NH3)63+O2+6H2O=4Ru3O2(NH3)146+12NH4+4NH3(2分)6-2-3sp雜化（1分）6-2-4經(jīng)測定，釘紅陽離子中Ru-O鍵長為187pm,遠小于其單鍵鍵長。對此，研究者解釋為：在中心原子和橋鍵原

15、子間形成了兩套由和p軌道重疊形成的多中心n鍵。畫出多中心n鍵的原子軌道重疊示意圖。2-4-8-83-W（1分）第7題（6分）嵌段共聚物指由不同聚合物鏈段連接而成的聚合物。若其同時擁有親水鏈段和疏水鏈段，會形成內(nèi)部為疏水鏈段，外部為親水鏈段的核殼組裝體（如膠束）。下圖所示為一種ABA型嵌段共聚物，該嵌段共聚物在水中可以形成膠束并包載藥物分子，在氧化或還原的條件刺激下實現(xiàn)藥物的可控釋放。ABA型三嵌段共聚物71該共聚物的合成方法如下：先使單體X與稍過量單體Y在無水溶劑中進行聚合反應，形成中部的聚氨酯鏈段，隨后加入過量乙二醇單甲醚CH3（OCH2CH2）nOH進行封端。寫出單體X與Y的結構式。1HO

16、-(CHjJgS-S(CHjfe-OHOCN72在氧化還原條件下二硫鍵可發(fā)生斷裂，采用R-S-S-R簡式，寫出其斷鍵后的氧化產(chǎn)物O和還原產(chǎn)物P。7-2O：ROH、SP：RSH（每個1分）73該嵌段共聚物所形成的膠束可以包載右圖中哪種抗癌藥物？簡述理由。紫杉醇鹽酸阿霉素3紫杉醇。（1分）鹽酸阿霉素中存在大量羥基、羰基以及銨鹽基團，形成氫鍵的能力很強，傾向于與共聚物的親水部分結合，難以被包和。（1分）第8題（13分）1判斷以下分子是否有手性。8-11.有2.有3.有4.有5.無（每個1分）8-2畫出以下反應所得產(chǎn)物的立體結構簡式，并寫出反應類型（SN1或Sn2）。（每個1分）2SHsOH3OHHHHH4、CISN2SN1SN1原料產(chǎn)物OSOtQII3HCOjSOCH3OHK2CO3H2O反應試劑h2s/koh反應類型SN2反應1第9題（10分）第10題（7分）影響有機反應的因素較多。例如，反應底物中的取代基不同往往會使反應生成不同的產(chǎn)物。10-1.當R