第32届全国高中学生化学竞赛(初赛含参考标准答案)

1、第32届中国化学奥林匹克（初赛）试题-20-到，把试卷c背面朝上）放在桌面上.立即起立撤离考场.试卷装订成册，不得拆散.所有解答必须写在指定的方框内，不得用钳箱填写,草稿纸在 最后一页.不得持有任何其他纸张.姓名、报名号和所属学校必须写在首页左«!指定位置，写在其他地方者按废卷诒处，允许使用非编程计算器以及直尺等文具.H0 08相对原子质量He4003Li 6 941He 9 012B10 8112 01N 14-01O 1500F19(X)Nf70 18Na 2199Mq24 ilAJ26 98Si 25 09P 3097S 3207Cl35 45At39 95K 3910La4O

2、G8Sc44 96Ti47.8SV50 94Ci5200Mn54 94le55 S5L I58 93Ni.5B 69Cli63 55/二8 4569 72Ge 7261As74.92se78 96Br79 90KrB3.80RbB547Sr87 62YZrQI 12Nt9? 91Mo55 94Ic联】Rn101 Rh 1029PdW6 4Ag107 9Cd 1174Id114 RSu118 1Sb121 BTe1尹6I126 9Xe m aCs 12 9BaIT 3La-LiiHf178 5Ta 180 9w 183 8186 2Oi 190 2Ir192 1pf195 1All 197 0H

3、r 200 6Tl2W4Ph207 2Bi209 0Po ' 1At口叫Rn二Fr (223Ra 225Ac LaRf戈耀曲电MtD$RRCn5MUuqU呼uuhUuoLaCePrNdPm £mEuGdTbTrvMo口TinYbLuThPnUNpPiiAinCmBkCfEsFmMdNoLr第1题（8分）根据所给的条件按照要求书写化学方程式（要求系数 为最简整数比）。1-1氮化硅可用作 LED的基质材料，它可通过等离子体法由SiH4与氨气反应制得。微热片刻，有固体析出但无气体产生,1-2将擦亮的铜片投入装有足量的浓硫酸的大试管中, 固体为Cu2s和另一种白色物质的混合物。1-3

4、在50c水溶液中，单质硫与过量NaBH4反应制备硫氢化钠，反应过程中析出硼砂Na2B4O5（OH）4.8H2O。1-4天然气的无机成因说十分诱人。据称，地幔主成分之一的橄榄石与水和二氧化碳反应,可生成甲烷。橄榄石以MgSiO4和Fe2SiO4表示，反应后变为蛇纹石 Mg3Si 2Q（OH）4和磁铁矿。第2题（8分）2-1 195K,三氧化二磷在二氯甲烷中与臭氧反应得到P4O18。画出P4O18分子的结构示意图。2-2 CH2SF4是一种极性溶剂，其分子几何构型符合阶点子对互斥（ VSEPR）模型。画出CH2SF4的分子结构示意图（体现合理的成键及角度关系）。2-3 2018年足球世界杯比赛用球

5、使用了生物基三元乙丙橡胶（ EPDM）产品 Keltan Eco。EPDM属三元共聚物，由乙烯、丙烯及第三单体经溶液共聚而成 2-3-1 EPDM具有优良的耐紫外光、耐臭氧、耐腐蚀等性能。写出下列分子中不可用于制备EPDM的第三单体（可能多选，答案中含错误选项不得分）2-3-2合成高分子主要分为塑料、纤维和橡胶三大类，下列高分子中与EPDM同为橡胶的是:F聚乙烯G聚丙烯睛H反式聚异戊二烯I聚异丁烯第3题（12分）为纪念门捷列夫发现元素周期律150周年，国际纯粹和应用化学联合会将2019年设为“国际化学元素周期表年”。门捷列夫预言了多种当时未知的元素，A即为其中之一。将含元素A的硫化物矿在Nb气

6、氛中800c处理，分解产物中右 A的硫化物B;随后升温 至825c并向体系中通入氨气， 得到红色化合物 C, C溶于发烟硝酸得到白色沉淀 d经过滤 洗涤，D在600c与COC2反应，产物冷却后得到液体 E, E遇水生产D,在E的6molL-1盐酸 溶液通入 HS得到沉淀B;将D溶于NaOHB液，用硝酸调 H+浓度至约为0.3molL -1,加入铝 酸钱溶液，常温下反应产生橙黄色沉淀 F, F与十二铝磷酸结构相同； 将D加入HPO置时脱水变为I , I也可由D和A的单质在高温下反应产生，D变为I失重15.3%。3-1写出AI的化学式。ABCDEFGHI3-2写出B与氨气反应生成C的反应方程式3-

7、3写出D在H3PO2和H3PO3中生成G的反应方程式第4题（12分）4-1利用双离子交换膜点解法可以从含硝酸钱的工业废水中生产硝酸和俊4-1-1阳极室得到的是哪种物质？写出阳极半反应方程式。4-2点解乙酸钠水溶液，在阳极收集到X和Y的混合气体。气体通过新制的澄清石灰水，X被完全吸收，得到白色沉淀。纯净的气体 丫冷却到90.23K,析出无色晶体，X-射线衍 射表明，该晶体属于立方晶体系，体心立方点阵，晶胞参数a=530.4pm,Z=2,密度p=0.669gcm-3。继续冷却，晶体转化为单斜晶系，a=422.6pm, b=562.3pm, c=584.5pm ,B =90.41。°4-2

8、-1写出X的化学式；写出 X和石灰水反应的方程式。4-2-2通过计算推出 Y的化学式（Y分子中存在三次旋转轴）4-2-3写出点解乙酸钠水溶液时阳极半反应的方程式。4-2-4写出单斜晶系的晶胞中Y分子的数目。4-2-5降温过程中晶体转化为对称性较低的单斜晶体，简述原因第5题（10分）元素同位素的类型及天然丰度不仅决定原子量的数值，也是矿物质年龄分析、反应机理研究等的重要依据。5-1已知Cl有两种同位素35C1和37C1 ,两者丰度比为 0.72:0.28。5-1-1写出气态中同位素组成不同的RbCl分子。5-1-2这些分子有几种质量数？写出质量数，并给出其比例5-2年代测定是地质学的一项重要工作

9、。Lu-Hf法是上世纪80年代随着等离子发射光谱、质谱等技术发展而建立的一种新断代法。Lu有两种天然同位素：176Lu和177Lu; Hf有六种天然同位素：176Hf,177Hf,178Hf,179Hf,180Hf, 181Hf。176Lu发生,衰变生成176Hf半衰期为3.716 X1010年。177Hf为稳定同位素且无放射性来源。地质工作者获取一块岩石样品，从该样品的不同部位取得多个样本进行分析。其中的两组有效数据如下：样本 1, 176Hf 与 177Hf 的比值为 0.28630 （原子比,记为 176Hf/177Hf） , 177Lu/ 177Hf 为0.42850 ;样本 2, 1

10、76Hf/ 177Hf 为 0.28239 , 177Lu/177 Hf 为 0.01470。（一级反应，物种含量c随时间t变化关系：c=c0e-kt或鬲£ =-内，其中C0为起始含量）5-2-1写出176Lu发生0衰变的核反应方程式（标出核电荷数和质量数）。5-2-2计算176Lu衰变反应速率常数Ko5-2-3计算该岩石的年龄。5-2-4计算该岩石生成时176Hf/ 177Hf的比值。第6题(10分)将0.0167mol I2和0.0167mol H置于预先抽空的特制1L密闭容器中，加热到1500K,体系达到平衡，总压强为4.56bar (1bar=100kPa)。体系中存在如下反

11、应关系：(1) I2 (g)? 2I(g)K1=2.00(2) I2(g)+ H2(g)?2HI(g)必(3) 2HI(g) ? I2(g)+H2(g)必=8.0 x 1C6(4) H2(g) ?2H(g)&6-1计算1500K体系中12(g)和H2(g)未分解时的分压。(RMgadJmo/K1)6-2计算1500K平衡体系中除H(g)之外所有物种的分压。6-3计算府2。6-4计算 (若未算出 e2=10.0)为使处理过程简洁方便，计算中务必使用如下约定符号！在平衡表达式中默认分压项均除以以下标准分压。体系 总压12（g ）起始分压12（g ）平衡分压I（g ）平衡分压Ha（g）起 始

12、分压H2（g）平衡分压H（g）平衡分压HI（g）平 衡分压pixoXiX2yoyiy2z第7题（10分）蛋白质中的萌基可以作为配体。多种酶中存在金属-硫簇。在含硫配体的研究中，得到一类过渡金属离子与乙二硫醇离子（-SCHCHS-,简写为edt2-）形成的双核络离子 M（edt） 42-（M=V,Mn,Fe）。它们尽管通式相同，但结构不同。V2（edt） 42-中，每个钮原子周围有六个硫原子配位，通过两个V连线中心有三个相互垂直的2次轴；当金属为 Mn和Fe时，M周围有五个硫原子配位，形成四方锥形排布，M2（edt） 42-离子有对称中心。7-1画出V2（edt） 42-的结构（忽略氢原子）7-

13、2画出M2（edt） 42-（M=V,Mn,Fe）的结构（忽略氢原子）.2-7-3写出V2（edt） 4中锐的价电子组态。磁性测试表明，它显扛磁性，简述原因。7-4 M2（edt） 4广可由MnCl2溶液和N&（edt）溶液在空气中反应得到，写出反应方程式第8题（11分）8-1以下化合物与乙胺均可发生亲核取代反应，写出亲核取代反应的类型。123458-2按亲核取代反应进行的快慢，对以上化合物（用字母表示）进行排序（答题框中，数 字1表示最快，5表示最慢）。1表示稳定性最高,8-3判定以下正离子（用字母表示）稳定性的顺序（答题框中，数字 5表示稳定性最低）。12345第9题（9分）近年来

14、，我国有机化学家发展了一些新型的有机试剂，如氟化试剂CpFluors系列。在这些氟化试剂中，CpFluors-2与醇反应可以高产率、高选择性地生成氟化物：（提示：画结构简式时可用 Ar代替CpFlucr-2中的芳香取代基）9-1简要解释CpFluor-2中C-F键容易断裂的主要原因。9-2研究表明，反应体系中存在的痕量水可以加快反应进程，画出 CpFluor-2与水反应所得 产物的结构简式。9-3画出3-苯基丙醇氟化过程中三个关键中间体的结构简式。9-4研究表明，9-3的反应中存在一个重要的副产物，其结构式如下:画出形成该副产物过程中三个关键中间体的结构式。第10题（10分）以下正离子可以经过

15、4兀点子体系的电环化反应形成戊烯正离子，该离子可以失去质子形成共钝烯炫：A - o根据以上信息，画出下列反应主要产物的结构简式（产物指经后处 理得到化合物）。10-1 0Al.10-3（提示：Pr为异内基，力-Pt为lE内基）10-4AKJ,（提示：AlCl 3是一个Lewis酸）（提示：TiCl 4是一个Lewis酸）参考答案第1题（8分）根据所给条件按照要求书骂化学反应方程式（要求系数为最筒整数比）.产1氯化硅可用作LED的林湎材料，它可通过等高于体法山引耳。过气反应制得.35 ali 二 XHlSMNa 1 1 H：12将擦史的制片投入装右足量浓俄酣的大试管中.徽热片刎，有国体折出但无气

16、体产生, 周体为Cn西和力一神白色彻浦的混合物.5 CiiTHwSOqY'uwS-3CuS O4+4H2O 1-3在50水溶液中，电质懵叮过量NaBH反应制备珅氨化热b反攻过程中折出硼砂Na B4O（OHH SH?O,2Te-4NiDH4-rH2O=2NnHTe+14K;+ Ng&O“OH*£HqIT天然气的无机也因说卜仆远人.据保 地归H发分之一地榄7、水和：乳亿酸反应，可 生成甲烷.生成石MgESKK和 反摄6注示，反应后变为蛇线看M舆S湛MOH）"和犍铁皮iSMSiOi 6F之fidTGHQi C 产 ItM&SiQ式OI【h + 4F-O&q

17、uot; CIL第2题第分）21 195K,三氯北二磷在二氯甲命中与臭氧反感得到冉0距画出PQ）分手的结构示意图vAb%<0y/)> x/ohpM /3。*-f°/ob%2-2 CHBF是一种极忖溶剂，其分子几何构型符合价层电子对互斥（VSEPRm型.画出 CH曙F*的分f结内小意图（体现合理的戒键及角度关系）.HR咻33 2018年足球世界杯比赛用球使用了生物基三元乙丙橡胶（EPDM产品KelranEco. EPDM 属三元弁聚物，由乙嫌、内烯及第三单体经溶液共聚而成，2 31 EPDM艮有优H的附紫外心、咐臭氧、耐腐蚀等性能，与出卜列分子中不可用于制备 EPDM的第三

18、单体（可能多选.答案中含错误选项不得分）.CE2-3-2合成高分f主要分为制料、纤推和橡胶三大类.下列高分中与EPDM同为橡胶的是7F聚乙瞌 G景内蛤脂 H反式康异戊二始I聚异l ift第3题C12分)为纪念门捷列夫发现兀素周期律150周年,国际纯粹和府用化学联合会将2019年设为 “国斥化学元素周期衣年”.门徒列夫例言r名种当时未知的元素，A即为其中之一将含元素A的磁化物矿在M气氛中瓢比处理,分解产物中有A的成化物B；随后升 混至8250c并向体系中益入氟气，得到红色化合物C.C潘于发朋硝酸得白色沉淀D.经过 滤洗洗r D在600与 8ch反应，产物冷却后褥液体E，E遇水生成口.件E的6mH

19、L 1盐酸溶液中通入HiS将沉淀B*格D溶NaOH溶液.用硝酸调日浓度至约为OJmSL 工加入铝酸长溶液,常温下反应产生橙费也沉淀F, F与十：铝璘酸结何等同；将D加入 HjPOj和HiPOi的泡音溶液叫拶黄绿色的亚磷酸盐沉淀G. G件减性溶液中此化为黄色沉 淀H,H放置时脱水变为1也可由D和A的单质在高篇下反应产生，D变为1失重153%. 3-1写出AT的化学式.ABCDEFGH1GeGeS2GeO:GeCl41 NHtiqGeHPSGe(OH):Ge。3 2写出B与氨气反应生成C的反欣方程式.3Gt；总+3NH产 3 Ge S+N;+3 H：O3-3写小D在:HiPCh和HmPO3中生成G

20、的反应力杵式口GcOlH 出 O*GeHPO 什氏 0第4题12分)上1利用双离f交换膜电解法可以从含硝酸镶的工业废水里生产硝酸和SL本1阳极空得到的是哪种物质？可出阳极半反应方程式.HN5 4N5WHtCM 断=6+4H、54 1 2 口懒空得到的#哪种物质？写出阴极平反应及获得的相应物质的方程式。一NH3 2NHZ+2e=2NHj+HiNH'。kNHHN52H2O-H2-Q2二2电解乙酸钠水溶液,在阳极收集到X和Y的混合气体,气体通过新制的濯清石灰水, X被完全吸收，得到白色沉it，触净的气体Y冷却到9。3 K析出无色晶体，X-射线衍 射表明，该晶体属于立方品系体心立方点阵，品胞参

21、数口 = 53Q4plm Z=3密度/= 0.669 g cm-30继续冷却，晶体转化为单斜品系，4=422.6 pw £> = 562,3 pm. r= 584.5 pin，/?-90.41%4”1号川X的化学方程式；写出X和石灰水的反应的方程式,CO： CO2-Ca(OH)2=C 3 C OrFHzONT地过计算推出Y的化学捻Y分子中存在三次旋转血， Mi=JOg/moJ C?Hs4"3写出电解乙解而水若液时用极华反应的方程式,2C HjCOO-2 S=C#/ 2 CO：4-，4写出单制品系的晶胞中Y分子的数日.425驿温过程中晶体状化为对称性较低的单斜晶体，简述

22、原因, 低出下分干运动受限，导致分子受力出现各向当性口第5题10分)元素同位素的类型及其天然丰度不仅决定糜子量的数位，也是矿物年龄分析F反应机理研 究等的重要依据.5-1已知C1行两种同位素JSC1和和CL二占1度比为0.75: 0.25 ： Rb宥格Rb和旷Rb,二 者丰度比为0.72;。.驾.5 11写出气态中同位常如成不同的RbCl分子.5 12这些分了仃几种质量就？耳出质是数，并给出此比例一8 Rb35Cle5Rf7lrRb+七11201221221240.540210.1S0.07故有3种a比例为0 54： 0 一相：0 0，5 2午代测定是她是学的-J8重要匚作* Lu-Hf法是匕

23、讹纪富0年代附希等离了发射学谱、 质谱等技术发展而建立的 种新断代法.Lu有两种天然同位素：S'u和团5fHf有六种 天然同位素:1嗓正，bHf, rpHf, 1MHfM “Wf- w*Lu发生£衰变生或EHf,半衰 期为3R6k 1。*年Hf为均定同位索且无放射性来源*地版作者萩得一块岩石样 乩,从读样品的不同部位取得名个样本进行分析，其中的两组宥效数据如下:科本L， 1T*Hf 埼】，Hf 的比值为 0288丈1原比.记为177Lu/177Hf A 0.42850；样本2 176Hf177Hf/J0 2S230,“工”产审为 OXH4M.(级反应，物种含量匚细时间/变化的

24、欠系式：匚一。阴七或瓜白刘=3,其中m为起始 含量)尸-1号出产%>发生声衰变的核反应方程式(标出犊电荷敷和质量数切5-2以计葬i"Lu衰变反应速率常数七k-lHlh±L865 71。川 yi一H3计算该岩石的年龄.544 计算该岩石生成田1加H£ °Hf的比祖.本懑有设，Lu成力|巧_口设余始亡不？厂用=3如0.286J0-c®-0.428 50( eH-1)O,28259=co-<l 014-«eH-l)解将: 士产0 2前二5t=5.041X Wly第6题(1。分)将。,01671«01区和也0167112

25、1氏置干预先抽再空的特制1L密闱容器中，加热到1500K,体系达平衡，息压强为4一允师1 barinCkPfu*体系由出如卜反应启东：L(g) 21(g)ATPi = 2 00Q上+比审2HI0蜂(3)HI® - 1(g) + H(g)4=a,o iq田团一 2H啕06-1 ：1算】500 K体系中七色丽 氏®未分解时的分压.(J - 8314 J mol K4)假设两者都未分解，则此时体系的思压为po-iiRTV-4.1615) bar" M=yiT OKbar尸 计算L5WK平衡体系中除H国之外所书物种的分腐 山 x-yi+z= 4.56bai Jflj k

26、不分解时总 1T 为 4.16bai，收x?=2 X (4.56-416)bai=0,80barllhr X=2 00.解TJ gl=0.32bar由碘的物料守恒，有 z=4.1 6-2 X0.32-Q.80bflr=2/由氢的物料守怛,有单气446:门短=0力卜出6 3计算&上*-Kp 三1)6-4二糅 %,苞人算出K? 设埠10.0J Kpx=KpnKp3Kpi=L .0 X 1 Or9为使处理辽it荷港方便，升不中请芬必便国如下的两定将;！在平衡表达式中默氏各分 压项均除以标准分压.体系总 压1电）起始 分压MgrF 衡 分压分压地®起 始分不H2（3）T 衡分压H0） M 衡分压HI球NSS分压丙XQF】二第7眶（1。分）蛋闩质中的筑基可以作为配体,多种卷中存在余屈.磔族.在舍说配体的研究中.野到美 过渡金属离r0乙二硫静离R3CHHms-.荷丐为虱门形成的双核络离广画心由川气虹= V, Mu, Fu”它们尽管通式相同，但结构不I叽中，每个锹原了周围有六个硫