29屆化學(xué)競賽初賽試題、

1 第第 29 屆中國化學(xué)奧林匹克屆中國化學(xué)奧林匹克 初賽初賽 試題 答案及評分標(biāo)準(zhǔn)試題 答案及評分標(biāo)準(zhǔn) 第第 1 題題 8 分分 寫出下列各化學(xué)反應(yīng)的方程式 寫出下列各化學(xué)反應(yīng)的方程式 1 1 將熱的硝酸鉛溶液滴入熱的鉻酸鉀溶液產(chǎn)生堿式鉻酸鉛沉淀 Pb2 OH 2CrO4 1 1 1 2 向含氰化氫的廢水中加入鐵粉和 K2CO3制備黃血鹽 K4Fe CN 6 3H2O 1 2 1 3 酸性溶液中 黃血鹽用 KMnO4處理 被徹底氧化 產(chǎn)生 NO3 和 CO2 1 3 1 4 在水中 Ag2SO4與單質(zhì) S 作用 沉淀變?yōu)?Ag2S 分離 所得溶液中加碘水不褪色 1 4 第第 2 題題 12 分分 2 1 實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)有試劑 鹽酸 硝酸 乙酸 氫氧化鈉 氨水 從中選擇一種試劑 分別分離 以下各組固體混合物 不要求復(fù)原 括號內(nèi)數(shù)據(jù)是溶度積 指出溶解的固體 1 CaCO3 3 4 10 9 和 CaC2O4 2 3 10 9 2 BaSO4 1 1 10 10 和 BaCrO4 1 1 10 10 3 Zn OH 2 3 0 10 17 和 Ni OH 2 5 5 10 16 4 AgCl 1 8 10 10 和 AgI 8 5 10 17 5 ZnS 2 5 10 22 和 HgS 1 6 10 52 2 1 2 2 在酸化的 KI 溶液中通入 SO2 觀察到溶液變黃并出現(xiàn)混濁 a 繼續(xù)通 SO2 溶液變?yōu)?無色 b 寫出與現(xiàn)象 a 和 b 相對應(yīng)所發(fā)生反應(yīng)的方程式 寫出總反應(yīng)方程式 c 指出 KI 在反應(yīng)中的作用 2 2 3 分子量為 4000 的聚乙二醇有良好的水溶性 是一種緩瀉劑 它不會被消化道吸收 也 不會在體內(nèi)轉(zhuǎn)化 卻能使腸道保持水分 2 3 1 以下哪個結(jié)構(gòu)簡式代表聚乙二醇 2 3 2 聚乙二醇為何能保持腸道里的水分 2 3 3 聚乙二醇可由環(huán)氧乙烷在酸性條件下聚合而成 寫出反應(yīng)式 2 3 1 2 3 2 2 3 3 第第 3 題題 10 分分 3 1 早在 19 世紀(jì)初期 法國科學(xué)家 Dulong 和 Petit 測定比熱時 發(fā)現(xiàn)金屬的比熱 cm 與其原 子量的乘積近似為常數(shù) 6 cal g 1 oC 1 1 cal 4 18 J 當(dāng)時已知的原子量數(shù)據(jù)很少 因此 可利用比熱推算原子量 進(jìn)而采用其他方法分析得到更精確的原子量 3 1 1 將 40 0g 金屬 M 塊狀樣品加熱到 100oC 投入 50 0 g 溫度為 15 2oC 的水中 體系的溫 度為 17 2 oC 推算該金屬的摩爾質(zhì)量 3 1 2 取金屬 M 的粉末樣品 1 000g 加熱與氧氣充分反應(yīng) 得氧化物 1 336 g 計算該金屬 的摩爾質(zhì)量 推測其氧化物的化學(xué)式 金屬與氧的比例為簡單整數(shù)比 3 1 3 M 是哪種金屬 3 1 1 3 1 2 3 1 3 3 3 2 電解法生產(chǎn)鋁須用純凈的氧化鋁 鋁礦中常含石英 硅酸鹽等雜質(zhì) 需預(yù)先除去 在拜 耳法處理過程中 硅常以硅鋁酸鹽 Na6Al6Si5O22 5H2O 泥 的形式沉積下來 現(xiàn)有一種 含 10 0 質(zhì)量 高嶺土 Al2Si2O7 2H2O 的水鋁石 Al OH 3 原料 計算純化處理中鋁的損 失率 3 2 第第 4 題題 8 分分 腐殖質(zhì)是土壤中結(jié)構(gòu)復(fù)雜的有機(jī)物 土壤肥力與腐殖質(zhì)含量密切相關(guān) 可采 用重鉻酸鉀法測定土壤中腐殖質(zhì)的含量 稱取 0 1500 克風(fēng)干的土樣 加入 5 mL 0 10 mol L 1 K2Cr2O7的 H2SO4溶液 充分加熱 氧化其中的碳 C CO2 腐殖質(zhì)中含碳 58 90 的碳 可被氧化 以鄰菲羅啉為指示劑 用 0 1221 mol L 1的 NH4 2SO4 FeSO4溶液滴定 消耗 10 02mL 空白實(shí)驗(yàn)如下 上述土壤樣品經(jīng)高溫灼燒后 稱取同樣質(zhì)量 采用相同的條件處 理和滴定 消耗 NH4 2SO4 FeSO4溶液 22 35 mL 4 1 寫出在酸性介質(zhì)中 K2Cr2O7將碳氧化為 CO2的方程式 4 2 寫出硫酸亞鐵銨滴定過程的方程式 4 3 計算土壤中腐殖質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù) 4 1 4 2 4 3 計算土壤中腐殖質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù) 4 第第 5 題題 8 分分 有一類復(fù)合氧化物具有奇特的性質(zhì) 受熱密度不降反升 這類復(fù)合氧化物的理想結(jié)構(gòu)屬立 方晶系 晶胞示意圖如右 圖中八面體中心是鋯原子 位于晶胞的頂角和面心 四面體中心是鎢原子 均在 晶胞中 八面體和四面體之間通過共用頂點(diǎn) 氧原子 連接 鋯和鎢的氧化數(shù)分別等于它們在周期表里的族 數(shù) 5 1 寫出晶胞中鋯原子和鎢原子的數(shù)目 5 2 寫出這種復(fù)合氧化物的化學(xué)式 5 3 晶體中 氧原子的化學(xué)環(huán)境有幾種 各是什么類型 在一個晶胞中各有多少 5 4 已知晶胞參數(shù) a 0 916 nm 計算該晶體的密度 以 g cm 3為單位 第第 6 題題 7 分分 最近報道了一種新型可逆電池 該電池的負(fù)極為金屬鋁 正極為 Cn AlCl4 式中 Cn表示石墨 電解質(zhì)為烴基取代咪唑陽離子 R 和 AlCl4 陰離子組成的離子液體 電池 放電時 在負(fù)極附近形成雙核配合物 充放電過程中離子液體中的陽離子始終不變 6 1 寫出電池放電時 正極 負(fù)極以及電池反應(yīng)方程式 6 2 該電池所用石墨按如下方法制得 甲烷在大量氫氣存在下熱解 所得碳沉積在泡沫狀鎳 模板表面 寫出甲烷熱解反應(yīng)的方程式 采用泡沫狀鎳的作用何在 簡述理由 6 3 寫出除去制得石墨后的鎳的反應(yīng)方程式 6 4 該電池的電解質(zhì)是將無水三氯化鋁溶入烴代咪唑氯化物離子液體中制得 寫出方程式 5 第第 7 題題 8 分分 7 1 在如下反應(yīng)中 反應(yīng)前后釩的氧化數(shù)和配位數(shù)各是多少 N N 鍵長如何變化 7 1 7 2 單晶衍射實(shí)驗(yàn)證實(shí) 配合物 Cr3O CH3CO2 6 H2O 3 Cl 8H2O 中 3 個鉻原子的化學(xué)環(huán)境 完全相同 乙酸根為橋連配體 水分子為單齒配體 畫出該配合物中陽離子的結(jié)構(gòu)示意圖 第第 8 題題 9 分分 金屬 A 常用于鐵的防護(hù) A 與氯氣反應(yīng) 生成易揮發(fā)的液態(tài)物質(zhì) B B 和過量 A 反應(yīng)生成具有還原性的物質(zhì) C C 可以還原 Fe3 B 和格氏試劑 C6H5MgBr 反應(yīng)生成 D 只含元素 A 碳和氫 D 和 B 反應(yīng)得到 E E 水解 聚合成鏈狀的 F 并放出 HCl 向 B 的鹽 酸溶液中通入 H2S 得到金黃色沉淀 G 俗名 金粉 G 溶于硫化銨溶液得到 H 向 C 的鹽 酸溶液中通入 H2S 得到黑色沉淀 I I 可溶于多硫化銨溶液但不溶于硫化銨溶液 寫出 A I 的化學(xué)式 A B C D E F G H I 第第 9 題題 7 分分 Coniine 是一種有毒生物堿 可以通過麻痹呼吸系統(tǒng)導(dǎo)致死亡 致死量小于 0 1 g 公元前 399 年蘇格拉底就是由于飲用了含 coniine 的混合物而被毒死的 Hofmann 在 1881 年確定 Coniine 分子式為 C8H17N 將 coniine 徹底甲基化后接著 Hofmann 消除反應(yīng)的產(chǎn)物為 4S N N 二甲基 辛 7 烯 4 胺 9 1 畫出 4S N N 二甲基 辛 7 烯 4 胺及其對映體的結(jié)構(gòu)簡式 9 2 從 Hofmann 消除反應(yīng)的結(jié)果可以確定 Coniine 具有哪些結(jié)構(gòu)特征 并以此結(jié)果畫出你所推 6 斷的 coniine 所有可能的結(jié)構(gòu)簡式 9 19 2 第第 10 題題 10 分分 當(dāng)溴與 1 3 丁二烯在環(huán)己烷溶液中發(fā)生加成反應(yīng)時 會得到兩個產(chǎn)物 A 和 B 不考慮立體化學(xué) 在 15 oC 時 A 和 B 的比例為 62 38 而在 25 oC 時 A 和 B 的比例為 12 88 10 1 畫出化合物 A 和 B 的結(jié)構(gòu)簡式 并確定哪個為熱力學(xué)穩(wěn)定產(chǎn)物 哪個為動力學(xué)產(chǎn)物 10 2 在室溫下 A 可以緩慢地轉(zhuǎn)化為 B 畫出此轉(zhuǎn)換過程的反應(yīng)勢能示意圖和中間體的結(jié)構(gòu) 簡式 10 3 根據(jù)以上的研究結(jié)果 確定以下反應(yīng)的產(chǎn)物 HCl 10 110 3 A 的結(jié)構(gòu)簡式B 的結(jié)構(gòu)簡式所有產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)簡式 產(chǎn)物 產(chǎn)物 7 10 2 第第 11 題題 13 分分 11 1 Tropinone 是一個莨菪烷類生物堿 是合成藥物阿托品硫酸鹽的中間體 它的合成在有 機(jī)合成史上具有里程碑意義 開啟了多組分反應(yīng)的研究 Tropinone 的許多衍生物具有很好 的生理活性 從而可以進(jìn)行各種衍生化反應(yīng) 在研究 tropinone 和溴芐的反應(yīng)中發(fā)現(xiàn) N O H3C PhCH2Br A B 此反應(yīng)的兩個產(chǎn)物 A 和 B 可以在堿性條件下相互轉(zhuǎn)換 因此 純凈的 A 或 B 在堿性條件下 均會變成 A 和 B 的混合物 畫出 A B 以及二者在堿性條件下相互轉(zhuǎn)換的中間體的結(jié)構(gòu)簡 式 11 2