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1、-下载可编辑第31届中国化学奥林匹克(初赛)试题2021年8月27日9:00 12:00题号12345678910总分总分值101012101012613107100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。开场考试后1小时内不得离场。时间到，把试卷反面朝上放在桌面上，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X。XX、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。HHe1.0 4.00相对原子质量83LiBeBCNOFNe6.94 9.011
2、0.812.014.016.019.020.112111008NaMgAlSiPSClAr22.9 24.326.928.030.932.035.439.991897755KCaScTiVCrMnFeCoNiCuZnGaGeAsSeBrKr39.1 40.044.947.850.952.054.955.858.958.663.565.469.772.674.978.979.983.8086840453951212600RbSrYZrNbMoTcRuRhPdAgCdInSnSbTeIXe85.4 87.688.991.292.995.998101.102.106.107.112.114.118.
3、121.127.126.131.72121419494878693Cs132.9Ba137.3LaLuHf178.5Ta180.9W183.8Re186.2Os190.2Ir192.2Pt195.1Au197.0Hg200.6Tl204.4Pb207.2Bi209.0Po210At210Rn222Fr223Ra226AcLaRfDbSgBhHsMtDsRgCnUutUuqUupUuhUusUuoLaCePrNdPmSmEuGdTbDyHoErTmYbLuAcThPaUNpPuAmCmBkCfEsFmMdNoLr第1题10分根据条件书写化学反响方程式。1-1工业上从碳酸氢铵和镁硼石Mg2B2O4
4、(OH)2在水溶液中反响制备硼酸。1-2从乏燃料提取钚元素的过程中，利用亚硝酸钠在强酸溶液中将Pu3+氧化为Pu4+。1-3NaBH4与氯化镍摩尔比2:1在水溶液中反响，可得到两种硼化物：硼化镍和硼酸摩尔比1:3。1-4通过KMnO4和H2O2在KF-HF介质中反响获得化学法制F2的原料K2MnF6。1-5磷化氢与甲醛的硫酸溶液反响，产物仅为硫酸鏻盐。专业资料精心整理-下载可编辑第2题10分2-1氨晶体中，氨分子中的每个H均参与一个氢键的形成，N原子邻接几个氢原子？1摩尔固态氨中有几摩尔氢键？氨晶体融化时，固态氨下沉还是漂浮在液氨的液面上？2-2P4S5是个多面体分子，构造中的多边形虽非平面状
5、，但仍符合欧拉定律，两种原子成键后价层均满足8电子，S的氧化数为-2。画出该分子的构造图用元素符号表示原子。2-3水煤气转化反响CO(g) + H2O(g)H2(g) + CO2(g)是一个重要的化工过程，如下键能(BE)数据：BE(CO) =1072 kJmol-1，BE(O-H)= 463 kJmol-1，BE(C=O) = 799kJmol-1，BE(H-H) = 436 kJmol-1估算反响热，该反响低温还是高温有利？简述理由。2-反响可以生成多硫离子。在10 mL S2-溶液中参加0.080 g硫粉，控制条件使硫2-4硫粉和S粉完全反响。检测到溶液中最大聚合度的多硫离子是S32-且
6、S2-(n = 1,2,3,)离子浓度之n比符合等比数列1,10,10n-1。假设不考虑其他副反响，计算反响后溶液中S2-的浓度c1和其起始浓度c0。第3题12分3+的溶液中，参加酸H在金属离子MmX，控制条件，可以得到不同沉淀。pH 1，得到沉淀A(M2XnyH2O，y 7，得到沉淀BMX(OH)，A在空气气氛中的热重分析显示，从30C升温至100C，失重11.1%，对应失去5个结晶水局部；继续加热至300C，再失重31.2%，放出无色无味气体，残留物为氧化物M2O3，B在氮气气氛中加热至300C总失重29.6%。3-1通过计算，指出M是哪种金属，确定A的化学式。3-2写出A在空气中热解的反
7、响方程式。3-3通过计算，确定B在N2气氛中失重后的产物及产物的定量组成用摩尔分数表示。3-4写出B在氮气气氛中分解的反响方程式。第4题10分随着科学的开展和大型实验装置如同步辐射和中子源的建成，高压技术在物质研究中发挥着越来越重要的作用。高压不仅会引发物质的相变，也会导致新类型化学键的形成。近年来就有多个关于超高压下新型晶体的形成与构造的研究报道。4-1NaCl晶体在50-300 GPa的高压下和Na或Cl2反响，可以形成不同组成、不同构造的晶体。下列图给出其中三种晶体的晶胞大球为氯原子，小球为钠原子。写出A、B、C的化学式。4-2在超高压300 GPa下，金属钠和氦可形成化合物。构造中，钠
8、离子按简单立方排布，形成Na4立方体空隙如右图所示，电子对2e-和氦原子交替分布填充在立方体的中心。专业资料精心整理-下载可编辑4-2-1写出晶胞中的钠离子数。4-2-2写出表达该化合物构造特点的化学式。-4-2-3假设将氦原子放在晶胞顶点，写出所有电子对2e在晶胞中的位置。4-2-4晶胞边长a= 395pm。计算此构造中Na-He的间距d和晶体的密度单-1位:gcm。第5题10分由元素X和Y形成的化合物A是一种重要的化工产品，可用于制备润滑剂、杀虫剂等。A可由生产X单质的副产物FeP2与黄铁矿反响制备，同时得到另一个二元化合物B。B溶于稀硫酸放出气体C，而与浓硫酸反响放出二氧化硫。C与大多数
9、金属离子发生沉淀反响。纯洁的A呈黄色，对热稳定，但遇潮湿空气极易分解而有臭鸡蛋味。A在乙醇中发生醇解，得到以X为单中心的二酯化合物D并放出气体C，D与Cl2反响生成制备杀虫剂的原料E、放出刺激性的酸性气体F并得到Y的单质产物的摩尔比为1:1:1。A与五氧化二磷混合加热，可得到两种与A构造对称性一样的化合物G1和G2。5-1写出A、C到F以及G1和G2的分子式。5-2写出由生产X单质的副产物FeP2与黄铁矿反响制备A的方程式。5-3写出B与浓硫酸反响的方程式。第6题12分钌的配合物在发光、光电、催化、生物等领域备受关注。6-1研究者制得一种含混合配体的Ru(II)配合物Ru(bpy)n(phen
10、)3-n(ClO4)2配体构造如下图。元素分析结果给出C、H、N的质量分数分别为48.38%、3.06%、10.54%。磁性测量说明该配合物呈抗磁性。6-1-1推算配合物化学式中的n值。6-1-2写出中心钌原子的杂化轨道类型。6-2利用显微镜观察生物样品时，常用到一种被称为“钌红的染色剂，钌红的化学式为Ru3O2(NH3)14Cl6，由Ru(NH3)6Cl3的氨水溶液暴露在空气中形成，钌红阳离子中三个钌原子均为6配位且无金属-金属键。6-2-1写出生成钌红阳离子的反响方程式。6-2-2画出钌红阳离子的构造式并标出每个钌的氧化态。6-2-3写出钌红阳离子中桥键原子的杂化轨道类型。6-2-4经测定
11、，钌红阳离子中Ru-O键长为187 pm，远小于其单键键长。对此，研究者解释为：在中心原子和桥键原子间形成了两套由d和p轨道重叠形成的多中心键。画出多中心键的原子轨道重叠示意图。第7题6分嵌段共聚物指由不同聚合物链段连接而成的聚合物。假设其同时拥有亲水链段和疏水链段，会形成内部为疏水链段，外部为亲水链段的核-壳组装体如胶束。下列图所示为一种ABA型嵌段共聚物，该嵌段共聚物在水中可以形成胶束并包载药物分子，在氧化或复原的条件刺激下，实现药物的可控释放。专业资料精心整理-下载可编辑ABA型三嵌段共聚物7-1该共聚物的合成方法如下：先使单体X与稍过量单体Y在无水溶剂中进展聚合反应，形成中部的聚氨酯链
12、段，随后参加过量乙二醇单甲醚CH3(OCH2CH2)nOH进展封端。写出单体X与Y的构造式。7-2在氧化复原条件下二硫键可发生断裂，采用R-S-S-R简式，写出其断键后的氧化产物O和复原产物P。7-3该嵌段共聚物所形成的胶束可以包载右图中哪种抗癌药物？简述理由。第8题13分8-1判断以下分子是否有手性。8-2画出以下反响所得产物的立体构造简式，并写出反响类型SN1或SN2。反响原料反响试剂产物反响类型1H2S/KOH2K2CO33H2O4CH3OH第9题10分画出以下转换的中间体和产物A-E的构造简式。专业资料精心整理-下载可编辑元素分析结果说明化合物E含C，64.84%；H，8.16%，N，
13、12.60%。化合物B不含羟基。第10题7分影响有机反响的因素较多。例如，反响底物中的取代基不同往往会使反响生成不同的产物。10-1当R = CH3时，产物为A，分子式为C15H12O4。研究说明A不含羟基，它的1H NMR(CDCl3，1H NMR(CDClppm)：1.68 (3H)，2.73-2.88 (2H)，3.96-4.05 (2H)，5.57 (1H)，7.72-8.10 (4H)。画出A的构造简式。提示：不同，氢的化学环境不同。10-2当R = Ph时，产物为B，分子式为C20H14O4。研究说明B含有一个羟基，它的1HNMR(CDC3，lppm)：2.16 (1H)，3.79
14、 (1H)，4.07 (1H)，5.87 (1H)，6.68 (1H)，1.1 -7.77 (5H)，7.82-8.13 (4H)。画出B的构造简式；解释生成B的原因。10-3当R = OEt时，产物为C，分子式为C14H10O5。参照以上实验结果，画出C的构造简式。专业资料精心整理-下载可编辑第30届中国化学奥林匹克(初赛)参考答案第1题10分1-12NH4HCO3+ Mg2B2O4(OH)2= 2MgCO3+ 2NH3+ 2H3BO32分NH4HCO3+ Mg2B2O4(OH)2+ 2H2O = Mg2(OH)2CO3+ NH3+ 2H3BO31-24H+ 2HNO2+ 4Pu3+= N2
15、O + 4Pu4+ 3H2O2分1-38NaBH4+ 4NiCl2+ 18H2O = 6H3BO3+ 2Ni2B + 8NaCl + 25H22分1-42KMnO4+ 3H2O2+ 2KF + 10HF = 2K2MnF6+ 3O2+ 8H2O2分1-52PH3+ 8HCHO + H2SO4= P(CH2OH)42SO42分第2题10分2-163个氢键、3个共价键；1分3 mol1分；下沉1分。2-22分2-3H-2BE(C=O) + BE(H-H) -BE(CO)- 2BE(O-H)= -36 KJmol-11分该反响的H0，根据勒夏特列平衡移动原理，故而低温有利于平衡正向移动，因而低温有利
16、。1分注：实际反响要用适宜的温度。2-4根据题意可得溶液中只有三种含硫离子S2-,S22-,S32-列式S22-S32-2-S10c1100c1c根据零价S守恒可得：10c1+ 2100c1=n(S)= 2.4910-3mol1分 因而c1= 1.210-3molL-11分-11分 c0=c1+ 10c1+ 100c1= 0.13 molL第3题12分3-1由MX(OH)可知X为-2价，因而A为M2X3yH2O根据第一步失去5个结晶水可以确定其分子量为811.53gmol-11分因为在热重分析中放出无色无味的气体，因而推测该气体可能为CO21分当X为碳酸根时，验证无合理答案。因而推测X为C2O
17、42-，经过分子量计算可得M为Bi。1分因而A的化学式为：Bi2(C2O4)37H2O1分3-22Bi2(C2O4)37H2O + 3O2= 2Bi2O3+ 14H2O + 12CO22分Bi2(C2O4)37H2O = Bi2(C2O4)32H2O + 5 H2O2Bi2(C2O4)32H2O + 3O2= 2Bi2O3+ 4H2O + 12CO23-3Mr(0.752分失重)= 92.25 gmol-1，剩下的为BiO所以产物为Bi(66.7%)+Bi2O3(33.3%)2分4Bi(C2O4)(OH) = 2Bi + Bi2O3+ 2H2O + 7CO2+ CO2分专业资料精心整理-下载可
18、编辑第4题10分4-1ANaCl3BNa3ClCNa2Cl每个1分4-2-181分4-2-2Na2(e2) He。1分4-2-3体心、棱心。1分4-2-4= zM/NAV= 5.39 gmol-12分d =3/4a= 171 pm2分第5题10分5-1AP4S10CH2SDHSPS(OC2H5)2EClPS(OC2H5)2FHClG1P4S6O4G2P4O6S4每个1分5-22FeP2+ 12FeS2= P4S10+ 14FeS1分5-32FeS + 13H2SO4= 2Fe(HSO4)3+ 10H2O + 9SO22分第6题12分6-1-1n= 2。1分6-1-2d2sp31分6-2-112
19、Ru(NH3)63+ O2+ 6H2O = 4Ru3O2(NH3)146+ 12NH+ 4NH32分 46-2-2H 3NNH3H3NNH3H3NNH36+H 3NRuORuORuNHH3NNH3H3NNH3H3NNH33分+3+4+3每个1分6-2-3sp杂化1分6-2-41分第7题6分7-1每个1分7-2O：ROH、SP：RSH每个1分7-3紫杉醇。1分盐酸阿霉素中存在大量羟基、羰基以及铵盐基团，形成氢键的能力很强，倾向于与共聚物的亲水局部结合，难以被包和。1分第8题13分8-11.有2.有3.有4.有5.无每个1分8-2每个1分反响1234产物专业资料精心整理-每个1分下载可编辑反响类型SN2SN2SN1SN1第9题10分每个2分第10题7分10-12分10-2生成了更大的共轭体系。1分2分10-32分专业资料精心整理-
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