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1、2018年第32届中国化学奥林匹克(初赛)试题及答案2018年第32届中国化学奥林匹克初赛试题答案与解析。第1题8分根据所给条件根据要求书写化学反响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，它可通过等离子法用SiH4与氨气反响制得。1-2将擦亮的铜片投入装有足量的浓硫酸的大试管中，微热片刻，有固体析出但无气体产生，固体为Cu2S和另一种白色物质的混合物。1-3在50oC水溶液中，单质碲与过量NaBH4反响制备碲氢化钠，反响经过中析出硼砂Na2B4O5(OH)48H2O1-4天然气的无机成因特别诱人。据称，地幔主成分之一的橄榄石与水和二氧化碳反响，可生成甲烷。橄榄石以Mg2S
2、iO4和Fe2SiO4表示，反响后变成蛇纹石Mg3Si2O5(OH)4和磁铁矿。第2题8分2-1195K，三氧化二磷在二氯甲烷中与臭氧反响生成P4O18，画出P4O18分子的构造示意图。2-2CH2SF4是一种极性溶剂，其分子几何构型符合价层电子对互斥理论(VSEPR)模型。画出CH2SF4的分子构造示意图体现合理的成键及角度关系。2-32018年足球世界比赛用球使用了生物基元三元乙丙橡胶(EPDM)产品KeltanEco。EPDM属三元共聚物，由乙烯、丙烯、及第三单体经溶液共聚而成。2-3-1EPDM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
3、项选择，答案中含错误选项不得分2-3-2合成高分子主要材料分为塑料、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聚丙烯氰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表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即为其中一种。将含元素A的硫化物矿在N2气氛中800oC处理，分解产物中有A的硫化物B；随后升温至825oC并向体系中同入氨气，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600oC与CoCl2反响，产物冷却后得到液体E，E遇水生成D，在E的6molL-1盐酸溶
4、液中通入H2S得到沉淀B；将D溶于NaOH溶液，用硝酸调节H+浓度至约0.3molL-1，参加钼酸铵溶液常温下反响产生橙黄色沉淀F，F与十二钼酸构造等同；将D参加H3PO2和H3PO3的混合溶液可得到黄绿色的亚磷酸盐沉淀G，G在碱性溶液中转换为黄色沉淀H，H放置时脱水变成I，I可以由D和A的单质在高温下反响产生，D变为I失重15.3%。3-1写出AI的化学式3-2写出B与氨气反响生成C的反响方程式3-3写出D在H3PO2和H3PO3中生成G的反响方程式。第4题12分4-1利用双离子交换膜电解法能够从含硝酸氨的工业废水中生产硝酸和氨。4-1-1阳极室得到的是哪种物质？写出阳极半反响方程式。4-1
5、-2阴极室得到的是哪种物质？写出阴极半反响及获得相应物质的方程式。4-2电解乙酸钠水溶液，在阳极采集到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Y冷却到90.23K，析出无色晶体，X-射线衍射表明，该晶体属立方晶系，体心立方点阵，晶胞参数a=530.4pm，Z=2，密度=0.669gcm-3。继续冷却，晶体转换为单斜晶体，a=422.6pm，b=562.3pm，c=584.5pm，=90.41o。4-2-1写出X的化学式；写出X与石灰水反响的方程式。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写出电解乙酸钠水溶液时阳极板反响的方程式
6、。4-2-4写出单斜晶系的晶胞中Y分子的数目。4-2-5降温经过中晶体转换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其天然丰度不仅决定原子量的数值，也是矿物年龄分析、反响机理研究等的重要根据。5-1已知Cl有两种同位素35Cl和37Cl，二者丰度比为0.75:0.25；Rb有85Rb和87Rb，二者丰度比为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。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
7、：176Lu和177Lu：Hf有六种天然同位素：176Hf、177Hf、178Hf、179Hf、180Hf和181Hf。176Lu发生衰变生成176Hf，半衰期为3.7161010年。177Hf为稳定同位素且无放射性;。地质工作者获得一块岩石样品，从该样品的不同部位获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，176Lu/177Hf为0.42850；样本2，176Hf/177Hf为0.28239，176Lu/177Hf为0.01470。一级反响，物种含量c随时间t变化的关系式：c=c0e-kt或lnc/c0
8、=-kt，其中c0为起始含量。写出176Lu发生衰变的核反响方程式标出核电荷数和质量数5-2-1计算176Lu衰变反响速率常数k。5-2-2计算该岩石的年龄。5-2-3计算该岩石生成时176Hf/177Hf的比值。第6题10分将0.0167molI2和0.0167molH2置于预先抽真空的特制1L密闭容器中，加热1500K，体系到达平衡，总压强为4.56bar(1bar=100KPa)。体系中存在如下反响关系：(1)I2(g)?2I(g)Kp1=2.00(2)I2(g)+H2(g)?2HI(g)Kp2(3)HI(g)?I(g)+H(g)Kp3=8.010-6(4)H2(g)?2H(g)Kp46
9、-1计算1500K体系中I2(g)和H2(g)未分解时的分压。R=8.314Jmol-1K-16-2计算1500K平衡体系中除H(g)之外所有物种的分压。6-3计算Kp2。6-4计算Kp4。若未算出Kp2，可设Kp2=10.0为使处理经过简洁方便，计算中请务必使用如下约定符号！在平衡表达式中默认各分压项均除以标准分压。第7题10分蛋白质中的巯基能够作为配体。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和乙二硫醇离子SCH2CH2S，简写为edt2-构成的双核络离子M2(edt)42-(M=V,Mn,Fe)。它们尽管通式一样，但构造不同。V2(edt)42-中，每个钒原子周围
10、有6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或Fe时，M周围有5个硫原子配位，构成四方锥形排布，M2(edt)42-离子有对称中心。7-1画出V2(edt)42-的构造忽略氢原子。7-2画出M2(edt)42-(M=Mn,Fe)的构造忽略氢原子。7-3写出V2(edt)42-中钒的价电子组态。磁性测试表明，它显抗磁性，简述原因。7-4Mn2(edt)42-可有MnCl2溶液和Na2(edt)溶液在空气中反响得到，写出反响方程式。第8题11分8-1下面化合物与乙胺均可发生亲核取代反响，写出亲核取代反响的类型。8-2按亲核取代反响进行的快慢，对以上化合物用字母表示进行排
11、序1表示最快，5表示最慢。8-3判定下列正离子用字母表示稳定性的顺序1表示稳定性最高，5表示稳定性最低。第9题9分近年来，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与醇反响能够高产率、高选择性的生成氟代物：提示：画构造简式时可用Ar代替CpFluor-2中的芳香取代基9-1扼要解释CpFluor-2中C-F键容易断裂的主要原因9-2研究表明，反响体系中存在的痕量水能够加快反响进程，画出CpFluor-2与水反响所得产物的构造简式。9-3画出3-苯基丙醇氟代经过中三个关键中间体的构造简式。9-4研究表明，9-3的反响中存在一个重
12、要的副产物，其构造简式如下：画出构成该副产物经过中三个关键中间体的构造简式。第10题10分下面正离子经过4电子体系的电环化反响构成戊烯正离子，该离子能够失去质子构成共轭烯烃：根据以上信息，画出下列反响主要产物的构造简氏产物指经后处理得到的化合物。10-3提示：i-Pr为异丙基，n-Pr为正丙基10-4提示：AlCl3是一个Lewis酸10-5提示：TiCl4是一个Lewis酸第32届中国化学奥林匹克(初赛)试题参考答案及评分标准第1题8分1-12分3SiH4+4NH3Si3N4+12H21-22分5Cu+4H2SO4Cu2S+3CuSO4+4H2O1-32分2Te+4NaBH4+17H2O2N
13、aHTe+Na2B4O5(OH)48H2O+14H21-42分18Mg2SiO4+6Fe2SiO4+26H2O+CO212Mg3Si2O5(OH)4+4Fe3O4+CH4第2题8分2-12分2-23分2-3-1(2分)CE2-3-2(1分)I第3题12分3-1(9分)AGeBGeS2CGeSDGeO2EGeCl4FH4GeMo12O40nH2OGGeHPO3HGe(OH)2IGeO3-2(2分)3GeS2+2NH33GeS+N2+3H2S3-3(1分)GeO2+H3PO2GeHPO3+H2O第4题12分4-1-1(1.5分)硝酸阳极半反响：H2O?2e?2H+1/2O24-1-2(1.5分)氨
14、阴极半反响：2H2O+2e?H2+2OH?氨的生成：4+?3+24-2-1(1分)CO2CO2+Ca(OH)2CaCO3+H2O4-2-2(4分)设Y的摩尔质量为M=MZ/(VcNA)或=MZ/(ac3NA)M=(VcNA)/Z=(ac3NA)/Z=0.669gcm-3530.4310-30cm36.0221023mol-1/2=30.0gmol-1Y是乙酸根电解的产物之一另外一种为CO2，Y分子中存在三次轴，故Y可能为烃类，设为CxHy：12.01x+1.008y=30.0x=2,y=6；故为乙烷C2H64-2-3(1分)2CH3COO?2e?2CO2+C2H64-2-4(1分)24-2-5
15、(2分)立方晶胞中，处于体心和顶点位置的Y分子晶体学上完全等同，故分子取向有一定的无序沿体对角线方向分布。进一步降温经过中，Y分子转动受限，趋于更有序的分布或排列更规则，导致晶体对称性降低。第5题10分5-1-1(2分)有4种：85Rb35Cl，87Rb35Cl，85Rb37Cl和87Rb37Cl5-1-2(2分)3种；质量数分别是：120，122，124；三者比例为：0.54:0.39:0.075-2-1(2分)5-2-2(1分)衰变反响的速率常数:k=0.6931/(3.7161010年)=1.86510?11年?15-2-3(2分)设原始176Hf/177Hf=c0，则：0.28630=
16、c0+0.42850(ekt-1)0.28239=c0+0.01470(ekt-1)解得：t=5.043108y5-2-3(1分)176Hf/177Hf=0.2863-0.42850(ekt-1)=0.28225第6题10分6-1(1分)x0=y0=0.0167mol8.31Jmol-1K-11500K/1L=2.08(bar)6-2(6分)关系式与主要计算经过根据所给反响的平衡常数：Kp3第9题9分9-1(1分)C-F键断裂，首先转化为单氟代的环丙烯正离子，环丙烯正离子具有芳香性。9-2(2分)9-3(3分)9-4(3分)第10题10分10-1(2分)10-2(2分)10-3(2分)10-4(2分)10-5(2分)