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1、1 2016年“ 扬子石化杯 ” 第 30 届中国化学奥林匹克竞赛(江苏赛区)夏令营暨选拔赛试题 ( 2016 年 7 月 17 日8:30-11:30 共计 3h) 题号1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 总分 满分12 12 9 10 10 5 12 9 13 8 100 得分 评卷人 注意事项 1. 考试时间3小时。迟到超过半小时者不能进考场。开始考试后1 小时内不得离场。 2. 所有解答必须写在指定的位置,用铅笔解答无效(包括作图)。草稿纸另发。不得将任何 纸张带入考场。 3. 凡要求计算者,须给出计算过程,没有计算过程无效。 4. 姓名、准考证号和所属学校等必须写在首页左侧指定
2、位置,写于其他地方者按废卷论处。 5. 用涂改液涂改的解答无效。 6. 允许使用非编程计算器以及直尺等文具。 H 1.008 相对原子质量 He 4.003 Li 6.941 Be 9.012 B 10.81 C 12.01 N 14.01 O 16.00 F 19.00 Ne 20.18 Na 22.99 Mg 24.31 Al 26.98 Si 28.09 P 30.97 S 32.07 Cl 35.45 Ar 39.95 K 39.10 Ca 40.08 Sc 44.96 Ti 47.88 V 50.94 Cr 52.00 Mn 54.94 Fe 55.85 Co 58.93 Ni 58
3、.69 Cu 63.55 Zn 65.41 Ga 69.72 Ge 72.61 As 74.92 Se 78.96 Br 79.90 Kr 83.80 Rb 85.47 Sr 87.62 Y 88.91 Zr 91.22 Nb 92.91 Mo 95.94 Tc 98 Ru 101.1 Rh 102.9 Pd 106.4 Ag 107.9 Cd 112.4 In 114.8 Sn 118.7 Sb 121.8 Te 127.6 I 126.9 Xe 131.3 Cs 132.9 Ba 137.3 La Lu Hf 178.5 Ta 180.9 W 183.8 Re 186.2 Os 190.2
4、 Ir 192.2 Pt 195.1 Au 197.0 Hg 200.6 Tl 204.4 Pb 207.2 Bi 209.0 Po 210 At 210 Rn 222 Fr 223 Ra 226 Ac La Rf Db Sg Bh Hs Mt Ds Rg Cn Uut Uuq Uup Uuh Uus Uuo La Ce Pr Nd Pm Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb Lu Ac Th Pa U Np Pu Am Cm Bk Cf Es Fm Md No Lr 气体常数 R8.31447 J K 1 mol1 法拉第常数 F96485 C mol 1 阿伏加德罗常数NA
5、6.022142 1023 mol 1 第 1 题( 12 分) 1-1 二氧化碳是自然界碳循环中的重要物质。植物通过光合作用将二氧化碳和水转化为碳水 化 合 物 和 _ ; 溶 解 了 二 氧 化 碳 的 雨 水 和 地 下 水 可 以 将 石 灰 岩 变 为 可 溶 的 _(填化学式) ;CO2分子是 _分子(填“极性”或 “ 非极性 ” ) ,可以 与许多物质反应,下列物质中能与二氧化碳反应的是_。 A.金属镁B.苏打C.小苏打D.二氧化硫 1-2 硫 -氮化合物在无机化学中是一个非常活跃的研究领域。实验测得S2N2分子为环状四方 平面型结构,对称性为D2h点群, S-N 键长为 165
6、pm,键角约为90。 S 原子的价电子排布 2 为_;从离域 键的角度分析, S2N2分子可看成是S 和 N 原子间通过杂化轨 道形成键的环状四方平面分子骨架,在垂直分子平面方向形成了一个离域大键。 S2N2 中 N 原子的杂化方式为_,离域大 键可表达为 _。 第 2 题( 12 分) 2-1 分析某一种不纯的Na2S,已知其中除含有Na2S 9H2O 外,还含有Na2S2O3 5H2O,取此 试样 10.00g 配制成 500.0mL 溶液。 (1)取试样溶液25.00 mL 于碘量瓶中,加入50.00 mL 0.05250 mol L -1 的 I2,用 0.1010 mol L -1N
7、a 2S2O3溶液滴定多余的 I2,用去 16.91mL。 (2)取 50.00mL 试样溶液,用ZnCO3悬浮液沉淀除去其中的Na2S后(忽略体积影响) ,取 滤液的一半,用0.05000mol L-1 I2溶液滴定其中的Na2S2O3,用去 5.65mL。 请写出上述实验涉及的化学方程式。 _ _ _ 根据以上实验结果,可算出该不纯的硫化钠样品中: Na2S 9H2O 的质量分数为_,Na2S2O3 5H2O 的质量分数为 _。 2-2 人体正常血液的pH 值维持在7.35-7.45 间,且数值不会因为少量酸碱性的物质进入血液 而发生明显变化,原因是血液中含有缓冲物质,主要由H2CO3/N
8、aHCO3予以调节。人体运 动时肌肉收缩产生的乳酸如果过多的进入血液,导致pH 7.3 则会造成酸中毒(Acidosis ) 。 计算血液 pH 与 c(H 2CO3)/c(HCO3 - )的关系式为: _ ; 当血液 pH 为 7.35 时, 其中的 c(H2CO3)/c(HCO 3 -)比值为 _ 。 (已知 H2CO3的电离常数pKa1=6.35,pKa2=10.33) 第 3 题( 9 分)在元素化学中,氮族元素性质的变化基本上是规律的,是由典型非金属元素 到典型金属元素铋的一个完整过渡。请回答下列问题: 3-1 NCl3和 PCl3均会发生水解,但水解产物不同,请分别写出 NCl 3
9、和 PCl3发生水解的反应 方程式: _ _ 3-2 NH3分子是常用的 Lewis 碱,能与许多金属离子发生Lewis 酸碱加合反应。PH3、N2H4 分子也是Lewis 碱,PH3分子的碱性比NH3_(填“强”或 “ 弱” ) ;N2H4分子的碱 性比 NH 3_ (填“强”或“ 弱” ) 。PH3分子的配位能力比 NH 3_ (填“强” 或“ 弱” ) 。 3-3 铋酸钠在酸性介质中是强氧化剂。请写出在酸性介质中铋酸钠氧化+2 价锰离子的离子 反应方程式: _ 。 第 4 题( 10 分) 3 4-1 铁、钴、镍通常称为铁系元素,元素性质有很多相似性,如都有磁性,都属于中等活泼 金属,都
10、能与常见配体形成配合物。但Fe 2+和 Ni2+在氨水中的反应现象不同, Fe 2+在氨水中 先生成 _色沉淀,放置后最终转变成红棕色沉淀,红棕色沉淀的化学式为_。 4-2 镍有六配位单核配位化合物NiA2(NO2)2, 其中部分元素组成为:Ni: 21.66%, N: 31.03%, C:17.73%;未知配体A 中不含氧;在配合物中已知配体的氮氧键不等长。该配位化合物的 化学式为 _ ;配合物的几何构型为_; 配位原子为 _ 。 第 5 题( 10 分) 根据英国地质调查局的报告,我国是世界上锑产量最大的国家,产量占全 球的 84%。锑在自然界中主要存在于辉锑矿(Sb2S3)中,湖南省冷水
11、江市的锡矿山是世界最大 锑矿,估计储量为210 万吨。 5-1 写出锑原子的核外电子排布,并以此判断其最常见的三个化合价: _ 。 5-2 在一些安全火柴的火柴头中使用了三硫化二锑。写出其燃烧时的化学反应方程式: _ 。 5-3 锑有两种常见氟化物。取其高价态的氟化物,在它的 HF 溶液中慢慢加入H2O2,得锑含 量为 44.97%的白色离子化合物A, 其阴离子呈八面体结构。A 的结构简式为_, A 不稳定,易缓慢分解为B 和某种气体,写出生成B 的化学方程式: _ 。 第 6 题( 5 分)在 298K,标准压力下,以Pt 电极电解 CuSO4和 ZnSO4的混合水溶液。设 电解起始时,溶液
12、pH=7, CuSO4和 ZnSO4的浓度均为0.1mol L -1,并设 H 2在 Pt、Cu 及 Zn 电极上的超电势分别为0.6、 0.8 及 0.7V。 已知 (Cu 2+/Cu) = 0.337V , (Zn 2+/Zn) = -0.763V 。 6-1 电解时,阴极可能析出的物质有_ ; 6-2 阴极首先析出的物质是_ ; 6-3 当第二种物质开始析出时,第一种析出物质的相应离子的剩余浓度是_。 第 7 题( 12 分) 碘的发现有着非同一般的经历,碘晶体也是一种有着美丽金属光泽而与众 不同的非金属单质,碘对生命是极其重要的元素,其金属化合物在特种材料领域也呈现出卓 越的性能。X-
13、 射线单晶衍射实验表明,碘晶体属于正交晶系, 晶胞参数a=713.6pm, b=468.6pm, c=978.4pm;原子坐标:I(0,0.15,0.12;0,0.35,0.62; 0,0.65,0.38;0.50,0.65,0.12)。 7-1 上图画出了I2晶胞的部分原子, 请根据你学过的晶体结构知识,在上图中把晶胞中的其 它原子补充完整;由此判断碘的晶胞类型是_ ;结构基元的内容是 4 _。 7-2 在 I2晶胞中, I2在垂直于 x 轴的平面堆积形成层形结构,碘晶体的性质与其晶体中分子 间的接触距离密切相关,根据题目所给数据计算,I-I 共价键键长、层内以及层间I2分子间 的最短接触距
14、离分别为_、_、_ (pm) 。 7-3 I2晶体的金属光泽是其与一般的非金属单质完全不同的性质,已知 I 原子的范德华半径 为 218pm,试结合7-2 中的计算结果给出一个合理的解释; _ _ 。 第 8 题( 9 分)Diels-Alder 反应是一种合成氮杂环化合物的重要方法。水是代替有机溶剂最 绿色、最便宜的溶剂,在很多Diels-Alder反应里具有优异的效果,不仅能提高产率而且提 高立体选择性。据报道,有人据此原理合成了化合物(G),合成路线如下: 8-1 写出化合物A 的系统命名: _ ; 8-2 写出化合物B 及 C 的结构简式: B:_ ;C:_ 。 8-3 化合物 E 制
15、备 G 可能经过生成F 一步,则F 的结构式为: _ 。 8-4 写出化合物D 的立体异构体: _ 。 第 9 题 ( 13 分)氯化两面针碱 ( Nitidine chloride ) 是从广西特有药用植物两面针(Zanthoxylum nitidum) 的根部分离得到的生物碱。前期研究已证实,其具有抗炎、 抗真菌、 抗氧化和抗HIV 等多种生物活性,并因其能够抑制多种类型肿瘤细胞增殖,诱导肿瘤细胞凋亡,已被认定为 潜在的抗肿瘤化合物。其合成路线如下: 5 9-1 写出 C、D、E、F、G 的结构简式: C: _ ; D: _ E:_ ;F:_ G:_ 。 9-2 化合物 K 可经以下反应制备: (CH3)3CCH2IHIJ 其中 H、I、J 是反应活性中间体阳离子,请写出它们的结构简式: H: _ I : _ J: _ 第 10 题( 8 分) 酯交换反应是合成酯的重要方法之一。化合物A 是合成四环素的一个重要 中间体。它的合成路线如下: 根据上述合成路线,请回答: 6 10-1 分别写出化合物B、C 的结构简式: B: _ C: _ 10-2 化合物 A 有几个光学异构体?_。 10-3 由化合物D 转化为化合物A 的过程中可能经过两步反应,这两步反应的名称分别是 _ 、_ 。 7 8
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