第一届Chemy化学奥林匹克竞赛联赛试题答案

1、第一届 Chemy化学奥林匹克竞赛联赛答案（ 2016 年 8月 28 日 9:00 12:00）题号12345678910总分满分888171191091010100得分评卷人竞赛时间 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。时间到，把试卷（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，不得用铅笔填写。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侧指定位置，写在其他地方者按废卷论处。允许使用非编程计算器以及直尺等文具。H1.008相对原子质量He 4.003Li 6.941Be 9.0

2、12B 10.81C 12.01N 14.01O 16.00F 19.00Ne 20.18Na 22.99Mg 24.31Al26.98Si 28.09P 30.97S 32.07Cl 35.45Ar39.95KCaScTiVCrMnFeCoNiCuZnGaGeAsSeBrKr39.1040.0844.9647.8850.9452.0054.9455.8558.9358.6963.5565.4169.7272.6174.9278.9679.9083.80RbSrYZrNbMoTcRuRhPdAgCdInSnSbTeIXe85.4787.6288.9191.2292.9195.9498101.1

3、102.9106.4107.9112.4114.8118.7121.8127.6126.9131.3CsBaLaHfTaWReOsIrPtAuHgTlPbBiPoAtRn132.9137.3Lu178.5180.9183.8186.2190.2192.2195.1197.0200.6204.4207.2209.0210210222Fr 223Ra 226AcLaRfDbSgBhHsMtDsRgCnUutUuqUupUuhUusUuoLaCePrNdPmSmEuGdTbDyHoErTmYbLuAcThPaUNpPuAmCmBkCfEsFmMdNoLr第 1 题（ 8 分）1-1 将明矾置于河水中

4、搅拌，生成载带着悬浮物的氢氧化铝，然后沉降，使水澄清。但若用蒸馏水代替河水，便不会发生以上现象，请解释该过程的原因，并写出生成氢氧化铝的方程 1-1 Al3+ + 3H2O=Al（OH） 3 + 3H+（ 1 分）明矾水解生成氢氧化铝胶体，氢氧化铝胶体在河水中和其他杂质粒子发生聚沉沉降使河水澄清，而蒸馏水中几乎没有杂质粒子氢氧化铝胶体无法发生聚沉发生沉降。（ 2分）1-2 在氯化汞溶液中逐滴加入碘化钾溶液，生成橘红色沉淀，继续滴加，发现沉淀溶解，写出反应过程中的两个化学反应方程式。1-2 HgCl 2 + 2I- = HgI2 + 2Cl -（ 1 分）HgI2 + 2I- = HgI 4-（

5、 1 分）1-3 在含有四氨合铜离子的溶液中加入硫酸，溶液的颜色由绛蓝色变为蓝色，写出总反应方程式。1-3 Cu（NH 3）42+ + 4H+ = Cu2+ + 4NH 4+（ 1 分）不写Cu（NH 3）42+不得分。1-4 在含有铝离子和锌离子的混合溶液中加入过量氨水， 出化学反应方程式。生成白色沉淀和无色溶液，分别写1-4 Al3+ + 3NH 3H2O = Al（OH） 3 + 3NH 4+（ 1 分）Zn2+ + 4 NH 3H2O = Zn（NH 3）42+ + 4H2O（ 1 分）氨水写成NH 3也得分，不写沉淀符号也得分，本套试卷当中其他题目不加沉淀和气体符号同样得满分，其他答

6、案不得分。第 2 题（ 8 分）有一个经验规则可以用于估算基元反应的活化能：活化能/BE00.050.31BE 是反应中断掉的键的键能之和。 反应中没有键的断裂的反应； 自由基与分子的放热反应； 反应中键不完全断裂（如协同反应）的反应。 反应中键完全断裂的反应。根据上述经验规则，估算氢气与氯气反应中各步基元反应的活化能，并与实验值比较。-1Cl2 = 2Cl Ea1 = 242.8 kJ mol -1-1Cl + H 2 = HCl + H Ea2= 25.1 kJ mo l-1H + Cl2 = HCl + Cl Ea3= 12.6 kJ mol-1BE(Cl -Cl) = 243 kJ m

7、ol-1； BE(H -H) = 436 kJ m ol-1； BE(H -Cl) = 431 kJ mol-1反应 1： Cl2= 2Cl 直接使用经验公式Ea1= BE(Cl -Cl) = 243 kJ mol-1( 2 分)反应2： Cl + H2= HCl + H H= BE(H -H) - BE(H -Cl) = 5 kJ mol-1 0( 1 分)不能直接使用经验公式Ea2= 0.05 BE(H-H) = 21.8 kJ mol-1应用正反应活化能-逆反应活化能= H 间接求算：Ea2=Ea2,逆 + H= 0.05 BE(H -Cl) + 5 kJ mol-1= 26.5 kJ

8、mol-1( 2分)反应3： H + Cl2= HCl + Cl H= BE(Cl -Cl) - BE(H -Cl) = -188 kJ m ol -1 0直接使用经验公式Ea2= 0.05 BE(Cl-Cl) = 12.2 kJ mol-1( 2 分)第 3 题（ 8 分）3-1 Cr2， Mo2与 W2分子中存在着六重键，金属的的 ?2轨道参与形成 键，?， ? ?轨道参与形成 ?样是六重键，Cr2， Mo2 与W2的有效键级分别为ns轨道与 （n-1）d 轨道参与成键。d 轨道中 键，?，? ?2-?2轨道参与形成 键。同3.52， 5.17 和5.19， Cr2明显低于Mo2及结果与实

9、验值很好的符合。( 1 分)W2，最可能的原因是其 （/）键较弱。3-2 Sg 是元素周期表中位于W 下方的元素，受相对论效应的影响，Sg 原子的 7s 轨道能级降低， 使得Sg2分子中7s轨道形成的*反键轨道的能级低于 键成键轨道的能级，从而使Sg2分子的成键模式与Cr2， Mo2， W 2有显著不同。Sg2分子的键级为4 ，基态的Sg2分子中有2 个单电子。据此推测，Db2分子和Hs2分子的键级分别为3 和 4（Db 和 Hs 分别为元素周期表中位于Ta 和 Os 下方的元素）。 （每个空1 分）第 4 题（ 17 分）羰基化合物是一类重要的配合物。副族金属大多都能形成羰基配合物，如 Fe

10、（CO） 5、 Ni（CO） 4、Co2（CO）8等。羰基化合物有一重要性质，存在羰基配位时，中心原子一般遵守18电子规则，又称 EAN 规则。4-1 画出Fe（CO）5、 Ni（CO） 4、 Co2（CO）8的结构式，并判断它们的磁属性，试用价键理论解释。4-1抗磁，d8低自旋抗磁， d10抗磁， d9 + Co-Co 键（结构一个1 分，磁属性和价键分析一个0.5分）Co2（CO）8的结构画成1根 Co-Co 键每个 Co 键联 4个羰基五配位也可得分。4-2 你认为Ti（CO） 7是否能稳定存在？若存在，请画出其结构；若不存在，请解释其原因。Fe（CO） 5在乙醇中能与氢氧化钾发生反应，

11、生成两种盐和水；常温时能被碘氧化生成一种满足 18电子规则的化合物和一种非金属氧化物。Co2（CO）8能与氢气发生反应仅生成一种产物。4-2 不能。 （ 1 分）Ti 的半径相对较小无法容纳7个 CO 配位或者配位数太高。（ 1 分）4-3 写出上述三个反应方程式，是氧化还原反应的表明氧化剂和还原剂。4-3 Fe（CO） 5（氧化剂）+ 4KOH （还原剂）= K2Fe(CO)4 + K2CO3 + 2H2OFe（CO）5（还原剂）+ I 2（氧化剂）= I 2Fe(CO)4 + COCo2（CO）8（还原剂）+ H 2（氧化剂）= 2 HCo(CO) 4（方程式1分，氧化剂和还原剂表达每个1

12、 分）由于二价铁具有较强的还原性，因此其某些盐热分解时会表现出某些特殊的性质。4-4 写出FeSO4热分解的方程式。4-4 2FeSO4 = Fe2O3 + SO3 + SO2（ 1分）有一种铁系金属阳离子M 与过量氨水反应生成土黄色溶液，在空气中久质溶液会变成红褐色。4-5 写出使溶液呈现两种不同颜色的粒子的化学式。4-5 Co（NH3）62+、 Co（NH3） 63+（每个1分）Ni2+常与许多多齿配体形成螯合物。如Ni2+与丁二酮肟在稀氨水中生成鲜红色沉淀。4-6画出该鲜红色沉淀的结构。4-62 分）第 5 题（ 11 分）某橙红色晶体A 受热时生成无色气体B ，绿色固体C 和水。 B

13、与金属镁反应生成固体D。D 与水作用生成气体E 和白色沉淀F 。 A 的水溶液与氢氧化钠溶液共热生成气体E 和黄色溶液G。将E 通入蓝色溶液H 中产生浅蓝色沉淀后又逐渐溶解变为深蓝色溶液I。向I 中加入氯化钡溶液后生成白色沉淀J 。 J 不溶于稀盐酸。G 中加入氯化钡溶液则生成黄色沉淀K。K 可溶于稀盐酸。推断A-K 代表的物质的化学式。ANH4Cr2O7BN2CCr2O3DMg3N2ENH 3FMg（OH） 2GNa2CrO4HCuSO4ICu（NH 3）4SO4J BaSO4KBaCrO4（每个1 分） 第 6 题（ 9 分）实验室常用如下方法对铜铍合金中铍含量进行测定。称取纯净的氧化汞0

14、.2707 g， 加入 20 mL 10 % 碘化钾， 2 滴酚酞， 用待标定盐酸滴定至终点，消耗盐酸25.30 mL。称取铜铍合金2.0973 g，加入20 mL 1+1 硝酸，待试样完全溶解后，煮沸以赶走氮氧化物，冷却，转入200 mL 容量瓶中，定容。移取上述溶液25.00 mL，加入5 g 氯化铵，10 mL 100 g L-1 Na2EDTA，加入50 mL 水，煮沸3 min，用浓氨水中和至pH 9.0 10.0，静置 2h，用中速滤纸过滤，用稀NH3-NH4Cl 溶液洗涤，用盐酸溶解并洗涤滤纸。加入 5 mL 200 g L-1 酒石酸钾钠溶液，0.5 mL 酚酞，加400 gL

15、-1 氢氧化钠至析出沉淀，并用20 g L-1 氢氧化钠调节溶液呈红色，静置10 min，用上述盐酸溶液滴定至无色，加入20 mL饱和氟化钠溶液，用盐酸标准溶液滴定至无色，消耗盐酸29.87 mL 。6-1 计算铜铍合金中的铍含量。6-1 cHCl = 2mHgO / （MHgOVHCl）= 2 0.2707 g / （216.6 g/mol 25.30 mL）= 0.0988 mol/L （ 2 分） Be = cHClVHCl M BeV0 / （2m0V）= 0.0988 mol/L29.87 mL 9.012 g/mol0.2 L / （2 2.09 73 g 25.00 mL）= 5

16、.07%（ 3 分）6-2Na2EDTA、浓氨水的作用分别是什么？6-2Na2EDTA 的作用是络合合金溶解形成的铁离子、铝离子等。（ 1 分） （答出络合杂质离子即可）浓氨水的作用是络合铜离子并沉淀铍离子。（ 1 分）6-3 试写出盐酸标定和加入氟化钠的方程式。6-3 HgO + 4I - + H2O HgI42- + 2OH -（ 1 分）4F- + Be（OH） 2 2OH- + BeF42-（ 1 分） 第 7 题（ 10 分）7-1 Mn 和 Si 的二元化合物A 属于立方晶系， Si 位于晶胞的顶点及体心，其中一个 Mn 原子的分数坐标为（0.5， x， 0），其中 0 x0.5。

17、7-1-1 写出 A 的最简式。7-1-1 Mn3Si（ 2 分）7-1-2A 采取哪种点阵形式？7-1-2 简单立方。（ 1 分） 7-1-3 若 A 中 Mn 形成正二十面体，求x 的值。（结果保留三位小数）7-1-3 0.191 或 0.309（每个2分）7-2Mn、 Si 和 C 的三元化合物B 是由 Mn 12Si二十面体、Mn 6C三棱柱和孤立的Mn 原子（图中白色球）构成的，多面体之间共用Mn 原子连接，图中画出了一个晶胞中全部三棱柱和部分二十面体。B 采取 c 心单斜的点阵形式，每个Si 原子都是一个对称中心。7-2-1 一个晶胞中有多少个Mn 原子被 Mn 12Si二十面体和

18、两个Mn 6C三棱柱所共用？7-2-1 16。 （ 1 分）7-2-2 写出 B 的最简式。7-2-2 Mn 16SiC4（ 2分） 第 8 题（ 9 分） 人们研究了以下反应：8-1 DBU 是一种有机碱，其全称为1,8-二氮杂二环5.4.0十一碳 -7-烯。画出其结合一个质子后的结构。 8-12 分）8-2 以丙二酸二甲酯和不多于四个碳的试剂为原料，设计合成A 的路线。8-23 分）8-3 在这些中间体及产物中，B 含有五元环，C 和 D 均不含碳碳双键，且D 可在 HCl 的甲醇水溶液中反应得到不含氮的化合物E。画出B、 C、 D、 E 的结构（不考虑立体化学）。8-3BCDE（每个1 分）第 9 题（ 10 分） 对于以下反应：9-1 已知 B 不含羟基，B 和 B 为互变异构体，试给出A、 B 的结构简式。9-1（每个