2019年第33屆中國化學(xué)奧林匹克(初賽)試題及答案

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上2019年第33屆中國化學(xué)奧林匹克(初賽)試題及答案解析第1題(10分) 簡要回答問題。1-1利用不同的催化劑，乙烯催化氧化可選擇性地生成不同產(chǎn)物。產(chǎn)物A可使石灰水變渾濁。寫出與A摩爾質(zhì)量相等的其他所有產(chǎn)物的分子式和結(jié)構(gòu)簡式。1-2 化合物CsAuCl3呈抗磁性。每個Cs+周圍有12個Cl離子，每個Cl離子周圍有5個金屬離子。金離子處在Cl離子圍成的配位中心（也是對稱中心）。寫出該化合物中Au的氧化態(tài)及其對應(yīng)的配位幾何構(gòu)型。1-3 2019年1月，嫦娥四號成功在月球著陸。探測器上的五星紅旗有一類特殊的聚酰亞胺制成。以下是某種芳香族聚酰亞胺的合成路線。畫出A、B、C的結(jié)

2、構(gòu)簡式。第2題(6分)2-1 28Ca轟擊249Cf，生成第118號元素并放出三個中子。寫出配平的核反應(yīng)方程式。2-2 推出二元氧化物(穩(wěn)定物質(zhì))中含氧最高的化合物。2-3 9.413g未知二元?dú)怏w化合物中含有0.g電子。推出該未知物，寫出化學(xué)式。第3題(10分) 高爐煉鐵是重要的工業(yè)過程，冶煉過程中涉及如下反應(yīng)：氣體常數(shù)R等于8.314Jmol-1K-1；相關(guān)的熱力學(xué)數(shù)據(jù)(298K)列入下表：FeO(s)Fe(s)C(s)石墨CO(g)CO2(g)fHm(kJmol-1)-272.0-110.6-393.5Sm(Jmol-1K-1)60.7527.35.74/x3-1 假設(shè)上述反應(yīng)體系在密閉

3、條件下達(dá)平衡時總壓為1200kPa，計(jì)算各氣體的分壓。衡。3-2 計(jì)算K2。3-3 計(jì)算CO2(g)的標(biāo)準(zhǔn)熵上Sm(單位：Jmol-1K-1)。(設(shè)反應(yīng)的焓變和熵變不隨溫度變化) 3-4 反應(yīng)體系中，若CO(g)和CO2(g)均保持標(biāo)態(tài)，判斷此條件下反應(yīng)的自發(fā)性（填寫對應(yīng)的字母）：3-4-1反應(yīng)（1） A 自發(fā)B 不自發(fā)C 達(dá)平衡3-4-2反應(yīng)（2） A 自發(fā)B 不自發(fā)C 達(dá)平衡3-5 若升高溫度，指出反應(yīng)平衡常數(shù)如何變化填寫對應(yīng)的字母）。計(jì)算反應(yīng)焓變，給出原因。3-5-1反應(yīng)（1） A 增大B 不變化C 減小3-5-2反應(yīng)（2） A 增大B 不變化C 減小第4題(13分) 黃銅礦及其轉(zhuǎn)化。黃

4、銅礦是自然界中銅的主要存在形式。認(rèn)同的傳統(tǒng)方法主要是火法，即使黃銅礦和氧氣在控制條件下逐步反應(yīng)得到單質(zhì)銅。隨著銅礦的減少、礦物中黃銅礦含量的降低以及環(huán)境保護(hù)的要求，濕法煉銅越來越受關(guān)注。該法的第一步也是關(guān)鍵的一步就是處理黃銅礦，使其中的銅盡可能轉(zhuǎn)移到溶液中。最簡便的處理方法是無氧化劑存在的酸溶反應(yīng)：向含黃銅礦的礦物中加入硫酸，控制濃度和溫度，所得體系顯藍(lán)色且有臭雞蛋氣味的氣體(A)放出(反應(yīng)1)；為避免氣體A的產(chǎn)生?？刹捎萌齼r鐵鹽如Fe2(SO4)3溶液處理黃銅礦。所得溶液和反應(yīng)1的產(chǎn)物類似，但有淺黃色固體物質(zhì)(B)生成(反應(yīng)2)；淺黃色固體會阻礙黃銅礦的溶解，因此，辦法之一是在類似反應(yīng)1的體

5、系中，引入流酸桿菌類微生物，同時通入空氣，反應(yīng)產(chǎn)物無氣體，也無黃色渾濁物(反應(yīng)3)。溶液中陰離子為C；但是，微生物對反應(yīng)條件要求較為嚴(yán)格(如溫度不能過高酸度應(yīng)適宜等)。采用合適的氧化劑如氯酸鉀溶液(足量)，使之在硫酸溶液中與黃銅礦反應(yīng)(反應(yīng)4)，是一種更有效的處理方法。只是，后兩種方法均有可能出現(xiàn)副反應(yīng)(反應(yīng)5)，生成黃鉀鐵礬(D)。D是一種堿式鹽(無結(jié)晶水)，含兩種陽離子，且二者之比為1:3。它會沉積在黃銅礦上影響其溶解，應(yīng)盡量避免。5.008克D和足量硫酸鉀在硫酸中反應(yīng)(反應(yīng)6)，得到15.10g鐵鉀礬E，E與明礬(摩爾質(zhì)量為474.4gmol-1)同構(gòu)。4-1 寫出AC、E的化學(xué)式。4-

6、2 通過計(jì)算，寫出D的化學(xué)式。4-3 寫出反應(yīng)16的離子方程式(要求系數(shù)為最簡整數(shù)比)。第1題【答案】1-1、A CO2 分子式C2H4O 結(jié)構(gòu)簡式CH3CHO 1-2、+1 直線型 +3 八面體(拉長)1-3、【解析】1-1、乙烯催化氧化，得到CO2(A)和與A相對分子質(zhì)量相同的產(chǎn)物(一定含C、O元素)：O=C=O從式量上分析同分異構(gòu)體CH4從價鍵上分析 CH3，H CH3CHO 環(huán)氧乙烷 CH3CHO1-2、CsAuCl3呈抗磁性，Cs+和Cl中均無但電子，Au外圍電子組態(tài)5d106s1，在此化合物中Au的平均氧化態(tài)為+2，則Au+(5d10)和Au3+(5d8且空出1個5d軌道)數(shù)11。

7、晶胞為四方晶系，化學(xué)式為Cs+Au+Cl2Cs+Au3+Cl4，由2個單元Cs+Au+Cl2和Cs+Au3+Cl4構(gòu)成。晶胞參數(shù)c=x+y，其中xa。yx 1-3、將芳香族聚酰亞胺結(jié)構(gòu)重復(fù)一次 ，可清楚地看到鄰苯二甲酸酐和NH2失水而聚合。再根據(jù)提供A的分子式和氧化得B(二鄰苯二甲酸酐)，推出A的結(jié)構(gòu)。第2題【答案】2-1、4820Ca+24998Cf=294Og+310n 2-2、H2O2 2-3、CH4【解析】2-2、二元氧化物含氧量最高=要求另一元素Ar最小H且O原子數(shù)要大?？梢允浅粞跛酘O3或超氧酸HO2，但它們都不穩(wěn)定。穩(wěn)定的只有H2O2。2-3、電子的摩爾質(zhì)量為1/1836 g/m

8、ol，故有：n(e)=0.1836=5.925 mol。設(shè)二元?dú)怏w化合物的摩爾質(zhì)量為M，分子中含x個電子，故有：x9.413 g/M=5.925 mol，M1.6x 二元化合物只有甲烷。第3題【答案】3-1、p(CO)=p(CO2)=600 kPa 3-2、K2=600 kPa3-33-4、C A 3-5、C A【解析】3-1、平衡體系中(2個平衡反應(yīng))的總壓為1200 kPa，且第(1)個平衡的K1=1.00，故平衡體系中p(CO)=p(CO2)=600 kPa，而第(2)個平衡的K2= p(CO)。3-4、CO(g)和CO2(g)均保持標(biāo)態(tài)即1105 Pa，因壓強(qiáng)商仍為1.00，反應(yīng)(1)

9、處于平衡狀態(tài)。反應(yīng)（2）由壓強(qiáng)為0增大到1105 Pa，反應(yīng)正向進(jìn)行。 3-5、反應(yīng)(1):H=393.5(110.5)(272.0)=11 (kJ/mol) 反應(yīng)(2):H=110.5(272.0)=+161.5 (kJ/mol)升高溫度，平衡(1)逆向移動，平衡常數(shù)減?。黄胶?2)正向移動，平衡常數(shù)增大第4題【答案】4-1、A：H2S B:S C:SO42 E:KFe(SO4)212H2O4-2、KFe3(SO4)2(OH)64-3、反應(yīng)1：CuFeS2+4H+=Cu2+Fe2+2H2S反應(yīng)2：CuFeS2+4Fe3+=Cu2+Fe2+2S反應(yīng)3：4CuFeS2+17O2+4H+=4Cu2

10、+4Fe3+8SO42+2H2O 反應(yīng)條件：微生物反應(yīng)4：10CuFeS2+34ClO3+44H+=10Cu2+10Fe3+20SO42+17Cl2+22H2O反應(yīng)5：K+3Fe3+2SO42+6H2O =KFe3(SO4)2(OH)6+6H+反應(yīng)6：KFe3(SO4)2(OH)6+6H+4SO42+30H2O =3KFe(SO4)212H2O【解析】臭蛋味氣體為H2S，反應(yīng)2可認(rèn)為是反應(yīng)1產(chǎn)生的H2S被Fe3+氧化：2Fe3+H2S=2Fe2+2H+S 2再與反應(yīng)1相加黃鐵鉀礬D中含K+、Fe3+、OH和SO42，因?yàn)槭菈A式鹽故含 Fe(OH)3。明礬化學(xué)式為KAl(SO4)212H2O，F(xiàn)

11、e3+代替Al3+則是與之同構(gòu)的鐵鉀礬E(相對分子質(zhì)量為474.427+56=503.4)。15.10 gE為0.03 mol。根據(jù)反應(yīng)前后K+、Fe3+守恒均為0.03 mol，設(shè)D中含1個K+，含F(xiàn)e3+為3，則D的化學(xué)式為KFe3(OH)a(SO4)b，Mr (D) =500.8，所以：質(zhì)量守恒： 17a+96b=500.839356=293.8氧化數(shù)守恒： a+2b=1+33=10解得：b=2，a=6 KFe3(OH)6(SO4)2或K2SO4Fe2 (SO4)34Fe(OH)3設(shè)D中含1個Fe3+，含K+為3，則D的化學(xué)式為K3Fe(OH)a(SO4)b，Mr (D) =500.8，

12、質(zhì)量守恒： 17a+96b=500.833956=327.8氧化數(shù)守恒： a+2b=3+3=6解得：b=3.64 a=1.28 不合理，舍去第5題【答案】5-1、M(A)=1906 g/mol 5-2、Nd6(C3H7O)17Cl5-3、6個端基、9個邊橋基、2個面橋基【解析】5-1、乳白色沉淀B為AgCl，n(AgCl)=0.4778 g/143.4 g/mol=0. mol因A為11電離類型即含1個Cl，則Mr (A)=6.354 g/0. mol=1907 g/mol5-2、A分子中含：N(C)= 190732.02%/12=51 N(H)=19076.17%/1=119N(O)=190

13、714.35%/16=17設(shè)A的化學(xué)式為Ndx(C3H7O)17Cl，144.2x=1907175934.45=869.6 x=65-3、根據(jù)題意，6個Nd各與1個C3H7O中端基氧配位，共6個端基氧；虛線組成上、下2個正三角形，6個交點(diǎn)是6個Nd。上、下2個面是C3H7O中氧形成的面橋基(紅線表示，下一面未標(biāo)出)；三角形每條邊各有1個C3H7O中氧形成的邊橋基共6個(黑線表示，下一面未標(biāo)出)，外加上下兩點(diǎn)形成的3個邊橋基(綠線表示)，總共9個邊橋基。第6題【答案】6-1、A2B 6-2、(0,0,0);(0,0,1/2) 0.2405 nm6-3、(1/3,2/3,0.0630);(1/3,

14、2/3,0.4370);(2/3,1/3,0.5630);(2/3,1/3,0.9370)6-4、A3B2C【解析】6-1、A：體內(nèi)6+頂點(diǎn)1+棱上1=8，B：體內(nèi)4，晶胞化學(xué)式A8B4。6-2、根據(jù)題給的“六方晶系”和晶胞結(jié)構(gòu)及投影圖都確定為“六方晶胞”。六方晶胞中的兩條體對角線是不相等的，由此計(jì)算前后2處的A1-A2間的距離顯然也不相等。而根據(jù)晶胞這2處的距離是相等，難不成不是六方晶胞而是四方晶胞，若是四方晶胞，那么晶胞的俯視圖就不正確了（1）按長對角線來計(jì)算A1-A2間的距離：下圖中紅點(diǎn)與A1組成的平行四邊形，對角分別為120和60，邊長均為0.17a。長對角線的長度=0.173 a，所

15、以A1-A2間的距離=(0.173 a)2+(0.25c)21/2=3(0.170.4780)2+(0.250.7800)21/2=0.2405 nm。a/2a（2）按短對角線來計(jì)算A1-A2間的距離：底面短對角線的長度為0.17a(等邊三角形)，所以A1-A2間的距離=(0.17a)2+(0.25c)21/2 =0.2113 nm。（3）若是四方晶系，A1-A2間的距離=0.25(c)2+2a21/2=0.250.78002+20.478021/2 =0.2580 nm。6-3、根據(jù)俯視圖可知，B1處于后方且B1和B2、B3和B4處于同一垂線上。關(guān)于在a、b上的坐標(biāo)不必說明。在c上的坐標(biāo)：晶

16、胞中B1為0.0630， B4為(10.0630)；根據(jù)主視圖可知，B3和B4不在同一平面上，B2的下降0.0630即(0.50000.0630)，B3 上提0.0630即(0.5000+0.0630)。6-4、晶胞中頂點(diǎn)和棱上A被C替換，C則有2個，體內(nèi)有6個A和4個B，所以所得晶體的化學(xué)式為A3B2C。第7題【答案】7-1、+2 7-2、幾何構(gòu)型：T字型 中心原子雜化軌道：sp3d7-3、A的化學(xué)式：XeFN(SO2F)2分解的方程式：2XeFN(SO2F)2=Xe+XeF2+N(SO2F)227-4、CsI：12 Cs：6【解析】7-1、反應(yīng)過程：Xe+PtF6=Xe+PtF6，Xe+P

17、tF6+PtF6=XeF+PtF6+PtF5= XeF+Pt2F117-3、根據(jù)VSEPR理論(不管O原子提供的電子)，Xe原子價層電子數(shù)8+2=10即5對電子，與2個F原子共用2對，與O原子共用2對，還剩余1對孤電子對。因此：OFXeF7-4、FXeF+HN(SO2F)2 FXeN(SO2F)2 Xe+XeF2，根據(jù)Xe原子守恒，參加反應(yīng)FXeN(SO2F)2的化學(xué)計(jì)量數(shù)為2。則：FXeN(SO2F)2FXeN(SO2F)27-5、鈣鈦礦類型的晶體結(jié)構(gòu)：則CsXeAu3的晶胞體心為CsI、頂點(diǎn)為Xe，棱心為O。第8題【答案】8-1、S 8-2、c1是陽光照射，c2是室內(nèi)環(huán)境。判斷理由： A比

18、B多一個苯環(huán)，共振能大，能量低，因此B到A的轉(zhuǎn)化是自發(fā)的而A到B的反應(yīng)不自發(fā)，需要陽光照射才能進(jìn)行B的共振體系比A大，因此B顏色更深8-3、a:H2 Pd b:丙酮，無水TsOH8-4、反應(yīng)（4）【解析】8-1、站在H上看順時針，而站在H的對面看，構(gòu)型正好相反，順時針為R型，逆時針為S型，故該化合物為S型。光照溴代，單取代產(chǎn)物有甲基取代、溴原子連接的C原子上的H和D3種。8-2、A共軛體系少，存在兩個大鍵：2020 (含O原子上的一對P電子)和1212，B共軛體系大3232，所以B顏色深，A經(jīng)c1(光照)生成B，B經(jīng)c2(室內(nèi))恢復(fù)到A。8-3、葡萄糖還原成D-山梨醇：形成縮酮，保護(hù)羥基，再氧化 D-山梨醇 L-山梨糖 L-呋喃山梨糖 +2CH3COCH3 解聚內(nèi)酯化：互變異構(gòu)為烯醇式 L-山梨酸8-4、反應(yīng)(4)屬于雙