奧賽真題物理化學解析

奧賽《物理化學》精析--北京清北學堂第一題（199910分）AB1T1aBA中的飽和溶液的組成，bAB中的飽和溶液的組成（2、d。T3A（不飽和液H2O和(C2H5)3N，)3和間-N2奧賽《物理化學》精析--北京清北學堂第一題（199910分）AB1T1aBA中的飽和溶液的組成，bAB中的飽和溶液的組成（2、d。T3A（不飽和液H2O和(C2H5)3N，)3和間-N2（2T3T2cdT1ab18.5CA100%80%60%40%20%0%0%20%40%60%80%100%B圖1T3存在的原因。H2O(C2H5)3N圖22-12-22-3說明圖2所示的兩對物質存在低的臨界溫度的原因。描述圖2所示的兩對物質的互溶過程。[解題思路]此題的信息是圖形，可稱為圖形題。參賽者對用圖傳遞的信息理解加工的圖1和2給出了溶解性與溫度關系相反的信息，應歸咎于兩者分子間力性質不同。題面給出21122的關鍵——氫鍵。;2-1物質的溶解度通常隨著溫度的升高而增大，所以在一定的溫度下，A和B兩種物質能達到完全互溶。（2分）2-2O和NC)3和間-CN2存在低的臨界溫度的原因是它們反而減小。(4分)2-3HHC2H5NC2H5C2H5C2H5NC2H5C2H5O+OHH(2分)2個(C2H5)3N2分)CH2OHCHOHCH2OHHCH2OCHOHCH2OHCH2OHCHOHCH2OH+HNH(2分)1、2、3個氫鍵或其它合理均給分)。請用勒沙特列原理解釋如下生活中的常見現(xiàn)象：打開冰鎮(zhèn)啤酒瓶把啤酒倒入玻璃杯，杯中立即泛起大量。：（1）啤酒瓶中CO2(溶液)，打開啤酒瓶，氣體與啤酒中溶解的達到平衡：CO2(氣)衡向放出氣體的壓力下降，根據(jù)勒沙特列原理，平3分，不與勒沙特列原理掛鉤不給分。中放出第二題（2001年初賽第十二題11CH2OHCHOHCH2OHHCH2OCHOHCH2OHCH2OHCHOHCH2OH+HNH(2分)1、2、3個氫鍵或其它合理均給分)。請用勒沙特列原理解釋如下生活中的常見現(xiàn)象：打開冰鎮(zhèn)啤酒瓶把啤酒倒入玻璃杯，杯中立即泛起大量。：（1）啤酒瓶中CO2(溶液)，打開啤酒瓶，氣體與啤酒中溶解的達到平衡：CO2(氣)衡向放出氣體的壓力下降，根據(jù)勒沙特列原理，平3分，不與勒沙特列原理掛鉤不給分。中放出第二題（2001年初賽第十二題11分）設計出電池使氧化直接產(chǎn)生電流是對世紀最富有性的課題之一。最近有人制造了一種電池，一個電極通入空氣，另一電極通入蒸氣，電池的電解質是摻雜了Y2O3ZrO2晶體，它在高溫下能傳導O2離子?；卮鹑缦聠栴}：12－112－2以丁烷代表 ，這個電池放電時發(fā)生的化學反應的化學方程式是： 這個電池的正極發(fā)生的反應是： 負極發(fā)生的反應是： 固體電解質里的O2－的移動方向是： 電子的電極是： 向外電路12－3人們追求電池氧化而不在內(nèi)燃機里燃燒產(chǎn)生動力的主要原因是：你認為在ZrO2晶體里摻雜Y2O3用Y3＋代替晶體里部分的Zr4＋對提高固體電解12－4質的導電能力會起什么作用？其可能的原因是什么？答： 12－5電池最大的 是氧化反應不完全產(chǎn)生 堵塞電極的氣體通道，有人估計，完全避免這種副反應至少還需10年時間，正是新一代化學家的歷史使命。：12-12C4H10＋13O2＝8CO2＋10H2O1分);2等方程式均應按正確論。)12-2 2分)(O2取其他系數(shù)且方程式配平也給滿分。)＋13O–26＝4O＋5HO（2分（）（1）（1分；答陽極或通入蒸氣的電極也得滿分）（2分12-3）為維持電荷平衡,晶體中的O2–將減少(或導致O2–缺陷)從而使O2–得以在電場作用下向(1分)（O2–ZrO2）碳（或炭粒等）(1分)氟化物，視反應條件而定。下圖表述的是將0.125mol/LXe1.225mol/LF2為始態(tài)得到的生成物在平衡體系內(nèi)的分壓與反應溫度的關系。1．應在什么溫度下氟化物，視反應條件而定。下圖表述的是將0.125mol/LXe1.225mol/LF2為始態(tài)得到的生成物在平衡體系內(nèi)的分壓與反應溫度的關系。1．應在什么溫度下XeF4，哪個反應放熱？生成 的反應放熱。理由：3．為有效地 么反應條件下為好？簡述理由?！?】1．約550K 約850K（各1分）2．XeF6 若XeF2生成XeF4XeF4＋F2＝XeF6將是吸熱反應，溫度e6（4分（e＝e4的）3．在上圖條件下必須在高溫下才能XeF2,但高溫要求的技術問題太多，因而，應的比值，可有效XeF2（2分））4500m2，與鋅塊相15.7kg25.9kg0.92A1.2A。計算說明，為達到上述保護船體的目的，最少各需幾塊鋅塊？用哪種鋅塊更合理？為什么？【】首先算出通過體系的總電量：2×365d×24h/d×60min/h×60s/min＝6.307×107s（1分）00150Am×500m＝7.（1分675×6.30710＝4.25×10C（1分；其次計算總共需要多少鋅：電子的量為：4.257×109C/9.65×104C/mol＝4.411×104mol（1分4.411×04mo×65gm2×1－kg＝1443k＝1.44×103k（1分；需質15kg/1.44×1kg15.7kg塊＝91792（1分920.92A/塊＝85＞675A（1；259kg/1.44×10g25.9kg/556塊≈6（16塊×1.2A塊＝67A6751塊，（1分）選用較重的鋅塊更合理，因其電流強度較小，理論上可以保證2年保護期限，而用較輕的鋅塊因其電流強度太大，不到2（1分）十一5分）镅（Am）是一種用途廣泛的錒系元素。241Am的3倍，在我國各地商場里常?？梢姷焦敲芏葴y定儀，檢測人241Am煙霧監(jiān)測元件已廣泛用于我國各地建筑物的火警（E/V）2.62Am4＋/Am3＋的標準電極條件是氧化劑的標準電極電勢大于還原劑的標準電極電勢。附：E(H＋/H)＝0V；E?(Cl/Cl－)＝1.36V；E?(O/HO)＝1.23V。2 2 2 21＋m)＜0,m可與稀鹽酸反應放出氫氣轉化為Am＋n＝,3,4；＋A＋＜0＋m＋1分（Am3＋ ＋＋ ＋＋ ＋/)/),＋ ＋ ＋,ClAm3＋,（1分）相反，AmO＋是弱還原劑，在此2 22＋ ＋條件下不能被氧化為AmO2。要點4：m3不會發(fā)生歧化（原理同上（1Am3＋。第六題（2003年初賽第五題6分）下圖是一種正在投入生產(chǎn)的大型蓄電系統(tǒng)。左右兩側為電解質儲罐，Na2S2NaBr3Na2S4NaBr。電5－15－25－35－4寫出電池充、放電的反應方程式。【）右:Na2S2/Na2S4（1分；只寫一種也可）陽極：3NaBr2eNaBr32Na+第六題（2003年初賽第五題6分）下圖是一種正在投入生產(chǎn)的大型蓄電系統(tǒng)。左右兩側為電解質儲罐，Na2S2NaBr3Na2S4NaBr。電5－15－25－35－4寫出電池充、放電的反應方程式?！荆┯?Na2S2/Na2S4（1分；只寫一種也可）陽極：3NaBr2eNaBr32Na+(1放電2Na2S2+NaBr3充電+（1）第六題（2004年初賽第三題6分）某實驗測出人類呼吸中各種氣體的分壓/Pa如下表所示：3－1請將各種氣體的分子式填入上表。氣體吸入氣體呼出氣體79274758482132866762653－2指出表中第一種和第二種呼出氣體的分壓小于吸入氣體分壓的主要原因?！?：（14分）CO2和水蒸氣有較大分N2的摩爾分數(shù)下降（1分O2壓的主要原因是吸入的O2被（2分）消耗了。3－2指出表中第一種和第二種呼出氣體的分壓小于吸入氣體分壓的主要原因?！?：（14分）CO2和水蒸氣有較大分N2的摩爾分數(shù)下降（1分O2壓的主要原因是吸入的O2被（2分）消耗了。（1 分）第七題（2005年初賽第二題12分）為紀念1905年愛因斯坦連續(xù)6篇導致物理學大100 闡釋的，即他提出的被后人稱為“愛因斯坦振蕩器”的獨立振蕩原子與溫度關系的模型。200字（包括標點符號等）的說明文。input輸入hot——熱（端）cold冷（端）heatflow熱流I——電流強度0.25分)n——n型半導體p——p型半導體i+——正電流(各向熱電材料構成的半導體的n-p結的遠端輸入外電流，半導體發(fā)生空穴導電，電流流經(jīng)n-p結時發(fā)生復合，外電流輸入的能量轉化為熱流，使n-p結的溫度越來越低，而其遠端的溫度越來越高，即有類似冰箱制冷的效應。(4分)2-2右上圖是化學家6個面的原子數(shù)相同。設晶體中銻的氧化態(tài)為－1，鑭的氧化態(tài)為+3，問：鐵的平均氧化態(tài)多大？化式eb2（2分（寫Lab4扣1分）的氧化態(tài)4=2.5 （1氣體吸入氣體呼出氣體N27927475848O22132815463CO2403732H2O6676265分）晶胞里有2個La原子（處于晶胞的頂角和體心有8個e原子（處于銻形成的八面體的中心；銻八面體是共頂角相連的，平均每個八面體有6/2＝3個銻原子，晶胞中共有8個八面體，8x3=24個銻原子；即：La2Fe8Sb24分）晶胞里有2個La原子（處于晶胞的頂角和體心有8個e原子（處于銻形成的八面體的中心；銻八面體是共頂角相連的，平均每個八面體有6/2＝3個銻原子，晶胞中共有8個八面體，8x3=24個銻原子；即：La2Fe8Sb24（3分）二10分)有人設計了如下甲醇(methanol)工藝：250.0kPa25oC55.0m3﹒s-1。②為水蒸氣源，壓150oC150.0m3﹒s-1。③進入⑤B中的甲醇和剩余反應物的混合25oC的冷凝器，甲醇冷凝后經(jīng)管路⑦0.791g﹒mL-1。12-1.AB中所發(fā)生的化學反應的方程式。CH4(g)＋H2O(g)＝CO(g)＋3H2(g)CO(g)＋2H2(g)＝CH3OH(g)(1分)(1分).A和BAB后，在一秒鐘內(nèi)剩余物的量。n(CH4)＝(250.0×103×55.0)／(8.314×298)＝5.55×103(mol)n[H2O(g)]＝(200.0×103×150.0)／(8.314×423)＝8.53×103(mol)經(jīng)步驟A后在③中過量的H2O(g)＝(8.53×103－5.55×103)mol＝2.98×103mol(1分)在步驟AO和21:3BO和H21:2，故(1分)經(jīng)步驟后剩余的H2 為5.55×103molBBCOCO、H2CH3OH的分壓（100ManT＝n(CO)＋n(H2)＋n(CH3OH)＝｛5.55×103×1/3＋(16.65×103－5.55×103×2/3×2)＋5.55×103×2/3｝mol＝14.8×103molpT×ni／nT總(1分)p(CO)＝10.0MPa×(5.55×103×1/3／14.8×103)＝0.125MPap(H2)＝10.0MPa×(9.25×103／14.8×103)＝0.625MPap(CH3OH)＝10.0MPa×(5.55×103×2/3／14.8×103)＝0.250MPa(1分)1分)1分)12-4.當甲醇反應器足夠大，反應達到平衡，管路⑥中的各氣體的分壓服從方程pCHΟΗp2K30pCOp2H2MPa,Kp。Kp＝0.250×(0.100)2／(0.125×0.6252)＝5.12×10-22分)（8分）化反應?YY。ABCD圖中的縱坐標表示 （填入物理量，下同（8分）化反應?YY。ABCD圖中的縱坐標表示 （填入物理量，下同）；橫坐標表示 。平衡常數(shù)K最小的圖是 。平衡常數(shù)K最大的圖是 。的圖是 。：3-1 AB的摩爾百分數(shù)（或答：物質的量的分數(shù)或物質的量的百分數(shù)；時間，分（或答：以分為(2分)(2分)(2分)的反應進程）(2分)ABC第十題（2007年初賽第六題12分）。已知水相和苯相中HA的分析濃度分別為3.05×10-3和3.96×10-3mol·L-1。在水中，HA按HA?H++A-解離，Ka=1.00×10-4；在苯中，HA發(fā)生二聚：2HA?（HA）2。pH。HA在苯相中的二聚平衡常數(shù)。含3.85×1021個分子，給出HA的化學名稱。HA在苯中發(fā)生二聚的原因，畫出二聚體的結構?！尽?-1（4分）HA在水中存在如下電離平衡：HA=H+＋A?=1.00×10-43個關系式：[HA]＋[A?]＝3.05×10-3mol·L-1[H+][A?]／[HA]＝1.00×10-4①②[H+]＝[A?][H+]＝5.05×10-4mol·L-1 ③三式聯(lián)立，解得：[A?]＝[H+]＝5.05×10-4mol·L-1[HA]＝2.55×10-3mol·L-1，[OH-]＝1.98×10-11mol·L-1，pH＝?log[H+] ＝3.297=3.301.50.5分；pH0.5分。6-2（4分）HA的二聚反應為：2HA(HA)2Kdim=[(HA)2HA]2苯相中，HA2[(HA)2]＋[HA]B＝3.96×10-3mol·L-1根據(jù)苯-水分配常數(shù)KD=[HA]B/[HA]W=1.00得[HA]B＝[HA]W＝2.55×10-3mol·L-1[(HA)2]＝7.05×10-4mol·L-1Kdim=[(HA)2]/[HA]2=7.05×10-4／(2.55×10根據(jù)苯-水分配常數(shù)KD=[HA]B/[HA]W=1.00得[HA]B＝[HA]W＝2.55×10-3mol·L-1[(HA)2]＝7.05×10-4mol·L-1Kdim=[(HA)2]/[HA]2=7.05×10-4／(2.55×10-3)2＝1.08×102計算過程合理得2分單體及二聚體濃度正確各得0.5分平衡常數(shù)正確得1分(帶不帶 不影響得分)。6-3（2分）HA的摩爾質量為(1.00×6.02×1023)/(3.85×1021)＝156g/mol)，根據(jù)所給信息，推HA是氯代苯甲酸。156－77(C6H5)－45(羧基)=34156－76(C6H4)－45(羧基)=35，HA是氯代苯甲酸。推算合理和結論各1分。6-4（2分）在苯中，氯代苯甲酸相互作用形成分子間氫鍵；二聚體結構如下：原因與結構各1分。第十一題（2007年初賽第七題8分）氧氣的⑵K(s)+1/2Cl2+3/2O2(g)=KClO3(s)⑶K(s)+1/2Cl2+2O2(g)=KClO4(s)△H(1)=-437kJ·mol-1△H(2)=-398kJ·mol-1△H(3)=-433kJ·mol-17-1 根據(jù)以上數(shù)據(jù)，寫出上述三系對應的分解過程的熱化學方程式。7-2 提出確認這種氣體的實驗方法?！?】7-1（6分）A 第一次放熱：4KClO3(s3KClO4(s)KCl(s)第二次放熱：KClO4(sKCl(s2O2(g)ΔHθΔHθ=-144kJ/mol=-4kJ/mol10.5ΔHθ或0.5分。第一次放熱過程，在上述要求的方程式外，還寫出2KClO3(s)=2KCl(s)+3O2(g)，不扣分。B A（給出此說明，得分同A）A。C 2KClO3(s)=2KCl(s)+3O2(g) ΔHθ=-78kJ/mol錯，扣0.57-22分)20.5ΔHθ或算分。Cl2。(1分)實驗方案:(1) 將氣體通入HNO3酸化的AgNO3溶液，有白色沉淀生成；(0.5分)(2)KI-淀粉試紙，試紙變藍色。(0.5分)O3和/ClO2,11分。實反應體系第一放熱溫度/℃第二放熱溫度/℃AKClO3400480BKClO3+Fe2O3360390CKClO3+MnO2350第十二題(2008年初賽第三4分)應式如下：是一種重要的化工產(chǎn)品，可利用甲醇脫氫 H-1CH3OH(g)CH2O(g)+H2(g)=84.2kJmol(1)r m向體系中通入空氣，通過以下反應提供反應(1)所需熱量：H=–241.8kJmol-1H2(g)+?O2(g)第十二題(2008年初賽第三4分)應式如下：是一種重要的化工產(chǎn)品，可利用甲醇脫氫 H-1CH3OH(g)CH2O(g)+H2(g)=84.2kJmol(1)r m向體系中通入空氣，通過以下反應提供反應(1)所需熱量：H=–241.8kJmol-1H2(g)+?O2(g)H2O(g)(2)r m0.20?！尽恳狗磻S持在一定溫度持續(xù)進行，應保證反應(2)放出的熱量恰好被反應(1)全部利用，則：甲醇與氧氣的摩爾比為：n(CH3OHn(O2(2241.8)84.25.74甲醇與空氣的摩爾比為：n(CH3OHn(空氣5.7451.1(2分)(2分)1.151.1481.5分。10.872分。2分。1分。只有結果沒有計算過程不得分。第十三題(2008年初賽第四題10分) ，它的陰離子CN作為配體形成的配合物有重要用途。4-1 反應可制得(CN)2,寫出反應方程式。(1分)HgCl2+Hg(CN)2=Hg2Cl2+(CN)24-2 的路易斯結構式。[C N]NCCN2分)4-3 (CN)2g)O2g)中燃燒的反應方程式。(CN)2(g)+2O2(g)=2CO2(g)+N2(g)(1分)不標物態(tài)也可。4-4 (g)227kJmol1，H2O(l)的標準摩爾生成焓為286kJmol1(CN)2g)的標準摩爾生成焓。(CN)2(g)+2O2(g)=2CO2(g)+N2(g)=1095kJmol11095kJmol1+ΔfHm[(CN)2]=2CO2(g)+H2O(l)ΔfHm(C2H2)=1300kJmol-1=1300kJmol1+286kJmol1+227kJmol11095kJmol11300kJ