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1、化学奥林匹克竞赛培训试题及答案化学奥林匹克竞赛培训试题及答案 1中学生化学奥林匹克竞赛培训试题（时间：3 小时 满分：130 分）题 号1234567891011共满 分181210141119616987130得分H1.008相对原子质量He4.003Li6.941Be9.012B10.81C12.01N14.01O16.00F19.00Ne20.18Na22.99Mg24.31Al26.98Si28.09P30.97S32.07Cl35.45Ar39.95K39.10Ca40.08Sc44.96Ti47.88V50.94Cr52.00Mn54.94Fe55.85Co58.93Ni58.69
2、Cu63.55Zn65.39Ga69.72Ge72.61As74.92Se78.96Br79.90Kr83.80Rb85.47Sr87.62Y88.91Zr91.22Nb92.91Mo95.94Tc98Ru101.1Rh102.9Pd106.4Ag107.9Cd112.4In114.8Sn118.7Sb121.8Te127.6I126.9Xe131.3Cs132.9Ba137.3LaLuHf178.5Ta180.9W183.8Re186.2Os190.2Ir192.2Pt195.1Au197.0Hg200.6Tl204.4Pb207.2Bi209.0Po210At210Rn222Fr223Ra
3、226AcLaRfDbSgBhHsMtDsLa 系La138.9Ce140.1Pr140.9Nd144.2Pm144.9Sm150.4Eu152.0Gd157.3Tb158.9Dy162.5Ho164.9Er167.3Tm168.9Tb173.0Lu175.01-1 完成下表：（12 分）ICl2Br2Re2Cl82画出分子空间结构指出中心离子杂化方式sp3d2dsp2指出离子中的对称元素3C22VhiC44C24VhReClClClClClClClClRe2IClClBrBr第 1 页 共 23 页iS41-2 比较 NO2+、NO2、NO2中 NO 键的键长，并说明理由。 （2 分）依次增
4、大。NO2+中有两组34，NO2、NO2中只有一组34；NO2中 N造成其对电子对的吸引作用减弱。1-3 往 HgCl2的溶液中滴加 SnCl2的盐酸溶液至过量，指出反应现象并写出反应方程式。 （4 分）先析出白色沉淀 Hg2Cl2；后白色沉淀变成黑色 Hg。H2SnCl4+2HgCl2=H2SnCl6+2Hg2Cl2；H2SnCl4+Hg2Cl2=H2SnCl6+2Hg2、将 0.649 g 无水 CoCl2(分子量 129.83)溶于 10.0 mL 1.00 mol/L 的 HCl 溶液，加水稀释至 50.0 mL。往该 CoCl2溶液中加入 20.0 mL 2.00 mol/L 氨水，
5、溶液由粉红色变成黄色，该溶液在空气中放置后变成橙黄色。2-1 指出颜色变化的原因，并写出方程式。 （3 分）Co(H2O)62+(粉红色)+6NH3=Co(NH3)62+(黄色)+6H2O4Co(NH3)62+O2+2H2O=4Co(NH3)63+(橙黄色)+4OH2-2 将 2-1 中的氧化还原反应设计成原电池，写出该原电池的正极反应、负极反应和原电池符号。 （3 分）正极：4e+O2+2H2O=4OH负极： Co(NH3)62+ e=Co(NH3)63+原电池符号：()PtCo(NH3)62+(c1), Co(NH3)63+(c2)OH(c3)O2(P1), Pt(+)2-3 已知(Co3
6、+/Co2+)=1.840 V，(O2/OH)=0.401 V，K稳(Co(NH3)62+)=1.28105，K稳(Co(NH3)63+)=1.601035，F=96485.4 C/mol，R=8.3145 J.mol1.K1。T=298.15 K，计算 2-2 中原电池的标准电动势以及 2-1 中的氧化还原反应的平衡常数。 （3 分）(+)=(O2/OH)=0.401 V()=(Co(NH3)63+/Co(NH3)62+)=(Co3+/Co2+)+8.3145298.152.302585(96485.4)lg1.28105(1.601035)=0.059 VE=0.342 VK =1.331
7、023。2-4 已知 Kb(NH3)=1.80105，计算上述橙黄色溶液中的 Co2+和 Co3+离子浓度。注：忽略混合后的体积变化，P(O2)=100 kPa。 （3 分）橙黄色溶液中的物质的量n(NH3)=5.00 mmoln(NH4Cl)=5.00 mmoln(Co(NH3)63+)=5.00mmolOH=1.80105，Co(NH3)63+=0.0714,O2=1.00，则：Co(NH3)62+=2.131012，Co2+=8.951012。Co3+=3.361030。第 2 页 共 23 页3、 （10 分）NOX是城市大气污染物之一常见的氮氧化物为有以下几种：化合物热力学函数N2O
8、NON2O3NO2N2O4mfH（kJmol1）82.090.2583.7233.189.16mfG（kJmol1）104.286.57139.4151.3097.823-1.画出 N2O、NO2的分子结构並说明大 键。3-2.哪种氮氧化物有可能在内燃机燃料的燃烧时直接生成？（假设mfH和mS不随温度变化） 。3-3.请提出治理氮氧化物的两种可能途径，写出反应方程式。3-4.NO 对人体的作用有两面性。 （1）在神经细胞内产生的 NO 会损害神经细胞，这是因为 NO 与细胞产生的超氧离子 O2 结合，产生过氧亚硝酸，最后生成羟基自由基而引起的，写出该过程方程式。（2）在血管内皮细胞中产生的 N
9、O 则可舒张血管调节血压，这是由于 NO以某种形式（ ）与一种含血红素的酶中金属离子（ ）配位而推动一系列变化而造成。NO 的配位形式与 CO 是等电子体,填写上述空格。答案：3-1 N：SP 杂化 两个 34（1）Noo.: N：SP2杂化 33 （1） 3-2 因为 mS=（mfHmfG）/T对于 NO mfHmfG=90.25-86.570mS0, 温度升高 TmS项会增大, 有可能mfG(B+/B)(C2+/C)，比较还原剂的还原能力。 （2 分）CBAFeCOCOOCOCCOSFFFF第 12 页 共 23 页1-3 写出 SiF4与 SiCl4水解的化学方程式。 （2 分）3SiF
10、4+4H2O=H4SiO4+2H2SiF6SiCl4+4H2O=H4SiO4+4HCl2、EDTA 的 4 个酸常数分别为 1.0102、2.1103、6.9107、5.51011。0.020 mol/L 20.00 mLNa2H2Y 溶液用同浓度的 CaCl2溶液进行滴定，滴定到终点时，溶液的 pH 值变化了多少？已知 K稳(CaY2)=5.01021。 （6 分）滴定前：两性物质，K1=2.1103、K2=6.9107。c=0.020 mol/L。H+=K1(K2c+Kw)/(c+K1)1/2=3.62105。pH=4.44滴定后：Ca2+H2Y2=CaY2+2H+设平衡时Ca2+=x m
11、ol/L。 x x 0.010 x 0.0202x+3.62105该反应平衡常数 K=K稳(CaY2)K3K4=1.9105x=4.6106故H+=0.020 mol/L，pH=1.70pH=2.743、 将 CoCl2、KCl、KO2于液氨中放置一天，得到一红色晶体 A 和棕黄色晶体 B，A 和 B 的元素分析结果见表 1，吸收光颜色、波长与互补色之间的对应关系见表 2。表 1：A 和 B 的元素分析物质CoNHA26.55%28.40%5.86%B23.69%28.16%6.08%表 2：吸收光颜色、波长与互补色之间的对应关系波长 ( nm ) 和吸收的颜色补色400 (紫)黄绿450 (
12、蓝)黄490 (蓝绿)橙500 (绿)红570 (黄绿)紫580 (黄)蓝600 (橙)蓝绿650 (红)绿实验 1：0.8182 g 化合物 A 溶于 100.0 g 水配成溶液，将该溶液等分成两份，一份加过量 AgNO3溶液得到 0.5284 g 白色沉淀；另一份测得其凝固点为0.1714 oC。已知水的凝固点降低常数为 1.860 kg.K.mol1。实验 2：质谱结果表明 B 的分子量比 A 大 53.492。晶体结构测得 A 中 O-O 键长为 132 pm，B 中 O-O 键长为 131 pm。第 13 页 共 23 页实验 3：0.8256 g 化合物 B 的 100 mL 水溶
13、液经过 H型阳离子交换树脂，得到的溶液用 0. 2120 mol/L 的 NaOH 溶液进行滴定，消耗 NaOH 溶液 39.14 mL。3-1 已知 A、B 均为八面体构型，写出 A、B 的化学式。 （4 分）根据元素分析得到A：Co：N：H=2：9：26，设为 Co2N9H26ClxOy，35.45x+16y=39.19258.9326.55=173.97x=4, y=2即 A 为 Co2N9H26Cl4O2，经实验测定外界有 4 个 Cl，凝固点降低实验证实分子量，故 A 的化学式为：Co2(O2)(NH3)8(NH2)Cl4根据元素分析得到 B 为 Co2N10H30Cl5O2，由于
14、O-O 参与配位，配离子带 5 个正电荷，故外界有 5 个 Cl。故 B 的化学式为Co2(O2)(NH3)10Cl53-2 写出合成 A、B 的化学反应方程式。 （2 分）6CoCl2+5KO2+3KCl+30NH3=4K2O+3Co2(O2)(NH3)8(NH2)Cl4+3NH4Cl6CoCl2+5KO2+3KCl+30NH3=4K2O+3Co2(O2)(NH3)10Cl53-3 画出 A、B 的可能结构。指出 A、B 中 Co 的氧化态、杂化方式、核外电子构型。 （7 分）A、B 中 Co 的氧化态均为+3，杂化方式均为 d2sp3，核外电子构型均为Ar3d6。3-4 物质 A 的分裂能
15、为多少 kJ/mol？NA=6.021023 mol1，h=6.631034 Js，c=3.00108 ms1。 （2 分）239 kJ/molH3NCoNH3NH3OOCoNH3NH3NH2H3NH3NH3NCoNH3NH3H3NNH3ONH3OH3NNH3NH3CoH3N5+H3N+4第 14 页 共 23 页4（8 分）分别将金属 A 与 B 加热熔化后，在大气中自然冷却，A 与 B 的冷却曲线如右图所示。（1）请根据右图曲线估读出 A 和 B 的熔点温度；（2）若在金属 B 中加入少量金属 A，加热熔融后在大气中自然冷却，请在右图中示性的画出该体系的冷却曲线，说明理由；（3）若将 A
16、作成纳米材料，其熔点将怎样变化，并请说明理由；（4）用高分辨电子显微镜测得纳米金属 A 的平均粒径为 2.4 nm，已知金属 A 的密度为 8.642 g cm3，原子量为 112.4， 请估算每颗纳米 A 所含原子个数，并指出该纳米金属是否为满壳球堆积（注：满壳堆积符合幻数规则：Nn = 10n2 + 2）答案：（1）熔点 A：596K，B: 546K (估读误差2K； 2（2）曲线在 B 下面（熔点低于 B）,当 B 溶剂中含有 A 时，其凝固点（熔点）会下降；2 （3）若将 A 作成纳米材料，其熔点将下降，因为纳米材料中露在表面的原子较多，金属键少于大块晶体，晶格能会降低。2（4）309
17、343MLrN , 2 当 n = 4 时， N = 1 + 12 + 42 + 92 + 162 = 309 符合满壳堆积。25由甲苯、苯及必要的原料和试剂制备间苯甲酰基甲苯，再由间苯甲酰基甲苯合成消炎镇痛药酮基布洛芬（Ketoprofen） 。 （10 分）OCOOHCH3答案：024681012141618400450500550600650T/Kt/min AB第 15 页 共 23 页CH3HNO3H2SO4Fe,HClCH3NH2Br2CS2NaNO2HClCH3N2ClBrH3PO2CH3BrMg CO2(1)(2)H3OSOCl2CH3COClAlCl3OCH3OCOOHCH3
18、OCH3NBSOCH2BrNaCNOCH2CNEtOCOOEtNaOEtOCHCNCOOEtCH3INaOEtOCCNCOOEtCH3H3O（酮基布洛芬）6、以下是维生素 A 合成的一种重要方法：O +HC CHNH2/NH3(l)(1)(2)HAZn-CuOHBBrCO(1)EtO C C MgBr(2)HDH2/Pd-BaSO4OHOEtECHOCH3COCH3FH2SO4G(1) CH3CH2COOEt/EtONa(2)HH(2) H(1) BrMgCC C CHH3CCH2OMgBrIH2/Pd-BaSO4J(1) Ac2O(2) I2/PhH(3) H3OKBa(OH)2（1）写出上
19、述反应中英文字母所代表的中间产物及反应试剂的结构式。 （11 分）（2）写出 EF 的反应名称及 F 在硫酸作用下转变成 G 的反应机理。 （4 分）第 16 页 共 23 页答案：（1）A.B.C.D.E.F.G.H.IJKHC COHHBrCH3COCH2CO2Et/EtONaH3O COHC OEtH3O OOCH OCH2OHOHOHCH2OHCH2OH A1（2）由 E 变到 F 先是烯醚水解得醛，然后再进行碱性条件下的羟醛缩合。F 在硫酸的作用下变成 G 的机理如下：GOCH OHFOCH OH-H7、A 通过下列反应转化为 F。F 是一种无旋光性的化合物，用 NaBH4还原或与C
20、H3MgI 反应均得到无旋光性的产物。 （10 分）第 17 页 共 23 页C7H8HNO3H2SO4(分 )KMnO4H+Fe + HClC7H7NO2NaNO2HClK2CO3- COC10H8NaC2H5OHKMnO4H+C2H5OHH+C14H18O4NaOC2H51) OH- / H2O2) H+ /C9H8O(A)(B)(C)(D)(E)(F)OC2H5OH7-1. 试推断 A、B、C、D、E、F 的结构：（6 分）A ； B ；C ； D ；E ； F 。7-2. （B）在与 NaNO2 + HCl 作用后，所得产物在弱碱性条件下形成活性中间体 G。中间体 G 被O俘获生成 C
21、，该反应名称为 反应。 （1 分）7-3. 试解释活性中间体 G 具有高反应活性的原因（3 分）： 。7、 （本大题共 10 分）7-1. A、B、C、D、E、F 的结构：（每个 1 分，本问共 6 分）CH3COOHNH2OCH2CO2C2H5CH2CO2C2H5OACDEFB7-2. Diels-Alder （或 D-A、狄尔斯-阿尔德） 反应。 （本问 1 分）7-3. G 具有高反应活性的原因（本问 3 分）： 在苯炔分子中，两个三键碳之间，有一个由 sp2轨道侧面交盖而形成的键（与苯环大垂直） （计 2 分） ，由于这种重叠程度较小，是一种较弱的键，比普通碳碳三键弱得多，因此反应活性
22、强(计 1 分)。 。8、黄铜矿是最重要的铜矿，全世界的 2/3 的铜是由它提炼的。回答下列问题：第 18 页 共 23 页8-1 右图为黄铜矿的晶胞。计算晶胞中各种原子的数目：Cu Fe S 写出黄铜矿的化学式 （4 分） 8-2 在高温下，黄铜矿晶体中的金属离子可以发生迁移。若铁原子与铜原子发生完全无序的置换，可将它们视作等同的金属离子; 此时硫原子作什么类型的堆积？ 金属原子占据什么类型的空隙？ 该空隙被金属原子占据的分数是多少？ （3 分）8-3 黄铜矿晶体的密度是多少？ （晶胞参数：a=524 pm，c=1030 pm；相对原子量：Cu 63.5 Fe 55.84 S 32.06）（
23、2 分） 8、黄铜矿是最重要的铜矿，全世界的 2/3 的铜是由它提炼的。回答下列问题：8-1 右图为黄铜矿的晶胞。计算晶胞中各种原子的数目：Cu 4 Fe 4 S 8 写出黄铜矿的化学式 CuFeS2 8-2 在高温下，黄铜矿晶体中的金属离子可以发生迁移。若铁原子与铜原子发生完全无序的置换，可将它们视作等同的金属离子; 此时硫原子作什么类型的堆积？ 立方面心 金属原子占据什么类型的空隙？ 四面体 该空隙被金属原子占据的分数是多少？ 50% 8-3 黄铜矿晶体的密度是多少？ 4.31 g/cm3 （晶胞参数：a=52.4pm，c=103.0pm；相对原子量：Cu 63.5 Fe 55.84 S
24、32.06） 9、沸石分子筛是重要的石油化工催化材料。右图是一种沸石晶体结构的一部分，其中多面体的每一个顶点均代表一个 T 原子（T 可为 Si 或 Al） ，每一条边代表一个氧桥（即连接两个 T 原子的氧原子） 。该结构可以看成是由 6 个正方形和 8 个正六边形围成的凸多面体（称为 笼） ，通过六方柱笼与相邻的四个 笼相连形成的三维立体结构。 第 19 页 共 23 页9-1 完成下列问题：（5 分）1 若将每个 笼看作一个原子，六方柱笼看作原子之间的化学键，上图可以简化成什么结构？ 2 该沸石属于十四种布拉维点阵类型中的哪一种？ 指出其晶胞内有几个 笼。 3 假设该沸石骨架仅含有 Si
25、和 O 两种元素，写出其晶胞内每种元素的原子数。 4 已知该沸石的晶胞参数 a = 2.34 nm，该沸石的晶体密度为 （相对原子质量：Si: 28.0 O: 16.0）9-2 方石英和上述假设的全硅沸石都由硅氧四面体构成，右图为方石英的晶胞示意图。Si-O键长为 0.162 nm1 方石英的晶体密度为 2 比较沸石和方石英的晶体密度来说明沸石晶体的结构特征为 。 （2 分）9-3 一般沸石由负电性骨架和骨架外阳离子构成，利用骨架外阳离子的可交换性，沸石可以作为阳离子交换剂或质子酸催化剂使用。下图为沸石的负电性骨架示意图： AlSiSiOOOOOOOOOOM请在答题纸的图中画出上图所示负电性骨
26、架结构的电子式。 （2 分）9、沸石分子筛是重要的石油化工催化材料。右图是一种沸石晶体结构的一部分，其中多面体的每一个顶点均代表一个 T 原子（T 可为 Si 或 Al） ，每一条边代表一个氧桥（即连接两个 T 原子的氧原子） 。该结构可以看成是由 6 个正方形和 8 个正六边形围成的凸多面体（称为 笼） ，通过六方柱笼与相邻的四个 笼相连形成的三维立体结构。 第 20 页 共 23 页9-1 完成下列问题：1 若将每个 笼看作一个原子，六方柱笼看作原子之间的化学键，上图可以简化成什么结构？ 金刚石型 2 该沸石属于十四种布拉维点阵类型中的哪一种？ 立方面心 指出其晶胞内有几个 笼。 8 3
27、假设该沸石骨架仅含有 Si 和 O 两种元素，写出其晶胞内每种元素的原子数。 192,384 4 已知该沸石的晶胞参数 a = 2.34 nm，该沸石的晶体密度为 1.49 （相对原子质量：Si: 28.0 O: 16.0）9-2 方石英和上述假设的全硅沸石都由硅氧四面体构成，右图为方石英的晶胞示意图。Si-O键长为 0.162 nm AED=109o281 方石英的晶体密度为 1.90 kg/dm3 2 比较沸石和方石英的晶体密度来说明沸石晶体的结构特征为 多孔 。9-3 一般沸石由负电性骨架和骨架外阳离子构成，利用骨架外阳离子的可交换性，沸石可以作为阳离子交换剂或质子酸催化剂使用。下图为沸
28、石的负电性骨架示意图： AlSiSiOOOOOOOOOOM请在答题纸的图中画出上图所示负电性骨架结构的电子式（用“”表示氧原子提供的电子，用“”表示 T 原子提供的电子，用“*”表示所带负电荷提供的电子） 。第 21 页 共 23 页10、 （4 分）将 5 mmol 乙二胺四乙酸(H4Y)加入到 1 L 5.010-3 molL-1乙二胺四乙酸钠(Na4Y)和 5.010-3 molL-1 NaOH 溶液中。计算溶液的 pH 和乙二胺四乙酸五种形式的浓度之比(忽略 H5Y+和 H6Y2+) (H4Y 的 lg1lg4分别是 10.26，16.42，19.09 和 21.09) 答案：混合后溶
29、液中： 总 Y 为 5+510-31000=10 (mmol) 总 H+为 54-510-31000=15 (mmol) 2 H+与 Y4-反应生成 5 mmol HY， 5 mmol H2Y， (K2= = 106.16 ) 1 H2Y 1 1 H+ = = = = 10-6.16 HYK2 K2 106.16 pH = 6.16 Y：HY ：H2Y ：H3Y ：H4Y = 1： H+1：H+22：H+33：H+44 = 1：10-6.16+10.26：10-12.32+16.42：10-18.48+19.09：10-24.64+21.09 = 1：10+4.10：10+4.10：100.61：10-3.56 11、(8 分)设一溶液含两种弱酸，HA 和 HL。HA 和 HL 的浓度分别为 0.020 和0.010 molL-1。11-1(3 分)画出浓度对数图(logc 对 pH)，在图上确定溶液的 pH。11-2（2 分）计算溶液的 pH。(HA 及 HL 的电离常数分别为 1.010-4及 1.010-7)试题 2 答案：11-1第 22 页 共 23 页pH=2.852-2 pH=2.86第 23 页 共 23 页