2019年第33届中国化学奥林匹克(初赛)试题及答案

1、2019年第33届中国化学奥林匹克(初赛)试题及答案解析第1题(10分) 简要回答问题。1-1利用不同的催化剂，乙烯催化氧化可选择性地生成不同产物。产物a可使石灰水变浑浊。写出与a摩尔质量相等的其他所有产物的分子式和结构简式。1-2 化合物csaucl3呈抗磁性。每个cs+周围有12个cl离子，每个cl离子周围有5个金属离子。金离子处在cl离子围成的配位中心（也是对称中心）。写出该化合物中au的氧化态及其对应的配位几何构型。1-3 2019年1月，嫦娥四号成功在月球着陆。探测器上的五星红旗有一类特殊的聚酰亚胺制成。以下是某种芳香族聚酰亚胺的合成路线。画出a、b、c的结构简式。第2题(6分)2-

2、1 28ca轰击249cf，生成第118号元素并放出三个中子。写出配平的核反应方程式。2-2 推出二元氧化物(稳定物质)中含氧最高的化合物。2-3 9.413g未知二元气体化合物中含有0.003227g电子。推出该未知物，写出化学式。第3题(10分) 高炉炼铁是重要的工业过程，冶炼过程中涉及如下反应：气体常数r等于8.314j·mol-1·k-1；相关的热力学数据(298k)列入下表：feo(s)fe(s)c(s)石墨co(g)co2(g)fhm(kj·mol-1)-272.0-110.6-393.5sm(j·mol-1·k-1)60.7527

3、.35.74/x3-1 假设上述反应体系在密闭条件下达平衡时总压为1200kpa，计算各气体的分压。衡。3-2 计算k2。3-3 计算co2(g)的标准熵上sm(单位：j·mol-1·k-1)。(设反应的焓变和熵变不随温度变化) 3-4 反应体系中，若co(g)和co2(g)均保持标态，判断此条件下反应的自发性（填写对应的字母）：3-4-1反应（1） a 自发b 不自发c 达平衡3-4-2反应（2） a 自发b 不自发c 达平衡3-5 若升高温度，指出反应平衡常数如何变化填写对应的字母）。计算反应焓变，给出原因。3-5-1反应（1） a 增大b 不变化c 减小3-5-2反应

4、（2） a 增大b 不变化c 减小第4题(13分) 黄铜矿及其转化。黄铜矿是自然界中铜的主要存在形式。认同的传统方法主要是火法，即使黄铜矿和氧气在控制条件下逐步反应得到单质铜。随着铜矿的减少、矿物中黄铜矿含量的降低以及环境保护的要求，湿法炼铜越来越受关注。该法的第一步也是关键的一步就是处理黄铜矿，使其中的铜尽可能转移到溶液中。最简便的处理方法是无氧化剂存在的酸溶反应：向含黄铜矿的矿物中加入硫酸，控制浓度和温度，所得体系显蓝色且有臭鸡蛋气味的气体(a)放出(反应1)；为避免气体a的产生。可采用三价铁盐如fe2(so4)3溶液处理黄铜矿。所得溶液和反应1的产物类似，但有浅黄色固体物质(b)生成(反

5、应2)；浅黄色固体会阻碍黄铜矿的溶解，因此，办法之一是在类似反应1的体系中，引入流酸杆菌类微生物，同时通入空气，反应产物无气体，也无黄色浑浊物(反应3)。溶液中阴离子为c；但是，微生物对反应条件要求较为严格(如温度不能过高酸度应适宜等)。采用合适的氧化剂如氯酸钾溶液(足量)，使之在硫酸溶液中与黄铜矿反应(反应4)，是一种更有效的处理方法。只是，后两种方法均有可能出现副反应(反应5)，生成黄钾铁矾(d)。d是一种碱式盐(无结晶水)，含两种阳离子，且二者之比为1:3。它会沉积在黄铜矿上影响其溶解，应尽量避免。5.008克d和足量硫酸钾在硫酸中反应(反应6)，得到15.10g铁钾矾e，e与明矾(摩尔

6、质量为474.4g·mol-1)同构。4-1 写出ac、e的化学式。4-2 通过计算，写出d的化学式。4-3 写出反应16的离子方程式(要求系数为最简整数比)。第1题【答案】1-1、a co2 分子式c2h4o 结构简式ch3cho 1-2、+1 直线型 +3 八面体(拉长)1-3、【解析】1-1、乙烯催化氧化，得到co2(a)和与a相对分子质量相同的产物(一定含c、o元素)：o=c=o从式量上分析同分异构体ch4从价键上分析 ch3，h ch3cho 环氧乙烷 ch3cho1-2、csaucl3呈抗磁性，cs+和cl中均无但电子，au外围电子组态5d106s1，在此化合物中au的平

7、均氧化态为+2，则au+(5d10)和au3+(5d8且空出1个5d轨道)数11。晶胞为四方晶系，化学式为cs+au+cl2·cs+au3+cl4，由2个单元cs+au+cl2和cs+au3+cl4构成。晶胞参数c=x+y，其中x<a，y>a。yx 1-3、将芳香族聚酰亚胺结构重复一次 ，可清楚地看到邻苯二甲酸酐和nh2失水而聚合。再根据提供a的分子式和氧化得b(二邻苯二甲酸酐)，推出a的结构。第2题【答案】2-1、4820ca+24998cf=294og+310n 2-2、h2o2 2-3、ch4【解析】2-2、二元氧化物含氧量最高=要求另一元素ar最小h且o原子数要大

8、。可以是臭氧酸ho3或超氧酸ho2，但它们都不稳定。稳定的只有h2o2。2-3、电子的摩尔质量为1/1836 g/mol，故有：n(e)=0.003227×1836=5.925 mol。设二元气体化合物的摩尔质量为m，分子中含x个电子，故有：x×9.413 g/m=5.925 mol，m1.6x 二元化合物只有甲烷。第3题【答案】3-1、p(co)=p(co2)=600 kpa 3-2、k2=600 kpa3-33-4、c a 3-5、c a【解析】3-1、平衡体系中(2个平衡反应)的总压为1200 kpa，且第(1)个平衡的k1=1.00，故平衡体系中p(co)=p(co

9、2)=600 kpa，而第(2)个平衡的k2= p(co)。3-4、co(g)和co2(g)均保持标态即1×105 pa，因压强商仍为1.00，反应(1)处于平衡状态。反应（2）由压强为0增大到1×105 pa，反应正向进行。 3-5、反应(1):h=393.5(110.5)(272.0)=11 (kj/mol) 反应(2):h=110.5(272.0)=+161.5 (kj/mol)升高温度，平衡(1)逆向移动，平衡常数减小；平衡(2)正向移动，平衡常数增大第4题【答案】4-1、a：h2s b:s c:so42 e:kfe(so4)2·12h2o4-2、kfe3

10、(so4)2(oh)64-3、反应1：cufes2+4h+=cu2+fe2+2h2s反应2：cufes2+4fe3+=cu2+fe2+2s反应3：4cufes2+17o2+4h+=4cu2+4fe3+8so42+2h2o 反应条件：微生物反应4：10cufes2+34clo3+44h+=10cu2+10fe3+20so42+17cl2+22h2o反应5：k+3fe3+2so42+6h2o =kfe3(so4)2(oh)6+6h+反应6：kfe3(so4)2(oh)6+6h+4so42+30h2o =3kfe(so4)2·12h2o【解析】臭蛋味气体为h2s，反应2可认为是反应1产生的

11、h2s被fe3+氧化：2fe3+h2s=2fe2+2h+s ×2再与反应1相加黄铁钾矾d中含k+、fe3+、oh和so42，因为是碱式盐故含 fe(oh)3。明矾化学式为kal(so4)2·12h2o，fe3+代替al3+则是与之同构的铁钾矾e(相对分子质量为474.427+56=503.4)。15.10 ge为0.03 mol。根据反应前后k+、fe3+守恒均为0.03 mol，设d中含1个k+，含fe3+为3，则d的化学式为kfe3(oh)a(so4)b，mr (d) =500.8，所以：质量守恒： 17a+96b=500.8393×56=293.8氧化数守恒

12、： a+2b=1+3×3=10解得：b=2，a=6 kfe3(oh)6(so4)2或k2so4·fe2 (so4)3·4fe(oh)3设d中含1个fe3+，含k+为3，则d的化学式为k3fe(oh)a(so4)b，mr (d) =500.8，质量守恒： 17a+96b=500.83×3956=327.8氧化数守恒： a+2b=3+3=6解得：b=3.64 a=1.28 不合理，舍去第5题【答案】5-1、m(a)=1906 g/mol 5-2、nd6(c3h7o)17cl5-3、6个端基、9个边桥基、2个面桥基【解析】5-1、乳白色沉淀b为agcl，n(a

13、gcl)=0.4778 g/143.4 g/mol=0.003332 mol因a为11电离类型即含1个cl，则mr (a)=6.354 g/0.003332 mol=1907 g/mol5-2、a分子中含：n(c)= 1907×32.02%/12=51 n(h)=1907×6.17%/1=119n(o)=1907×14.35%/16=17设a的化学式为ndx(c3h7o)17cl，144.2x=190717×5934.45=869.6 x=65-3、根据题意，6个nd各与1个c3h7o中端基氧配位，共6个端基氧；虚线组成上、下2个正三角形，6个交点是6个

14、nd。上、下2个面是c3h7o中氧形成的面桥基(红线表示，下一面未标出)；三角形每条边各有1个c3h7o中氧形成的边桥基共6个(黑线表示，下一面未标出)，外加上下两点形成的3个边桥基(绿线表示)，总共9个边桥基。第6题【答案】6-1、a2b 6-2、(0,0,0);(0,0,1/2) 0.2405 nm6-3、(1/3,2/3,0.0630);(1/3,2/3,0.4370);(2/3,1/3,0.5630);(2/3,1/3,0.9370)6-4、a3b2c【解析】6-1、a：体内6+顶点1+棱上1=8，b：体内4，晶胞化学式a8b4。6-2、根据题给的“六方晶系”和晶胞结构及投影图都确定为

15、“六方晶胞”。六方晶胞中的两条体对角线是不相等的，由此计算前后2处的a1-a2间的距离显然也不相等。而根据晶胞这2处的距离是相等，难不成不是六方晶胞而是四方晶胞，若是四方晶胞，那么晶胞的俯视图就不正确了（1）按长对角线来计算a1-a2间的距离：下图中红点与a1组成的平行四边形，对角分别为120°和60°，边长均为0.17a。长对角线的长度=0.173 a，所以a1-a2间的距离=(0.173 a)2+(0.25c)21/2=3(0.17×0.4780)2+(0.25×0.7800)21/2=0.2405 nm。a/2a（2）按短对角线来计算a1-a2间的

16、距离：底面短对角线的长度为0.17a(等边三角形)，所以a1-a2间的距离=(0.17a)2+(0.25c)21/2 =0.2113 nm。（3）若是四方晶系，a1-a2间的距离=0.25(c)2+2a21/2=0.250.78002+2×0.478021/2 =0.2580 nm。6-3、根据俯视图可知，b1处于后方且b1和b2、b3和b4处于同一垂线上。关于在a、b上的坐标不必说明。在c上的坐标：晶胞中b1为0.0630， b4为(10.0630)；根据主视图可知，b3和b4不在同一平面上，b2的下降0.0630即(0.50000.0630)，b3 上提0.0630即(0.500

17、0+0.0630)。6-4、晶胞中顶点和棱上a被c替换，c则有2个，体内有6个a和4个b，所以所得晶体的化学式为a3b2c。第7题【答案】7-1、+2 7-2、几何构型：t字型 中心原子杂化轨道：sp3d7-3、a的化学式：xefn(so2f)2分解的方程式：2xefn(so2f)2=xe+xef2+n(so2f)227-4、csi：12 cs：6【解析】7-1、反应过程：xe+ptf6=xe+ptf6，xe+ptf6+ptf6=xef+ptf6+ptf5= xef+pt2f117-3、根据vsepr理论(不管o原子提供的电子)，xe原子价层电子数8+2=10即5对电子，与2个f原子共用2对，

18、与o原子共用2对，还剩余1对孤电子对。因此：ofxef7-4、fxef+hn(so2f)2 fxen(so2f)2 xe+xef2，根据xe原子守恒，参加反应fxen(so2f)2的化学计量数为2。则：fxen(so2f)2fxen(so2f)27-5、钙钛矿类型的晶体结构：则csxeau3的晶胞体心为csi、顶点为xe，棱心为o。第8题【答案】8-1、s 8-2、c1是阳光照射，c2是室内环境。判断理由： a比b多一个苯环，共振能大，能量低，因此b到a的转化是自发的而a到b的反应不自发，需要阳光照射才能进行b的共振体系比a大，因此b颜色更深8-3、a:h2 pd b:丙酮，无水tsoh8-4、反应（4）【解析】8-1、站在h上看顺时针，而站在h的对面看，构型正好相反，顺时针为r型，逆时针为s型，故该化合物为s型。光照溴代，单取代产物有甲基取代、溴原子连接的c原子上的h和d3种。8-2、a共轭体系少，存在两个大键：2020 (含o原子上的一对p电子)和1212，b共轭体系大3232，所以b颜色深，a经c1(光照)生成b，b经c2(室内)恢复到a。8-3、葡萄糖还原成d-山梨醇：形成缩酮，保护羟基，再氧化 d-山梨醇 l-山梨糖 l-呋喃山梨糖 +2ch3coch3 解聚内酯化：互变异构为