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2013年第27届中国化学奥林匹克竞赛(省级赛区)试题及答案


中国化学会
第 2 7 届中国化学奥林匹克(初赛)试题及解答

第 1 题 ( 12分)写出下列化学反应的方程式 1-1加热时,三氧化二锰与一氧化碳反应产生四氧化三锰。 1-2将 K C N 加入到过量的 C uSO4水溶液 中。 1-3在碱性溶液中,Cr2O3和 K 3 Fe(CN)6反应。 1-4在碱性条件下, Zn(CN)4??和甲醛反应。 1

-5 Fe(OH)2在常温无氧条件下转化为 Fe 3O4。 1-6将 N a N O3粉末小心加到熔融的 N a N H 2中,生成 NaN3(没有水生成)。 1-1 1-2 1-3 1-4 1-5 1-6 3Mn2O3+CO=2Mn3O4+CO2 4CN?+2Cu2+ =2CuCN+(CN)2 Cr2O3+6Fe(CN)63?+10OH?=2CrO42??+6Fe(CN)64?+5H2O Zn(CN)42?+4H2CO+4H2O=4 HOCH2CN+Zn(OH) 42?? 3Fe(OH)2=Fe3O4+H2+2H2O NaNO3+3NaNH2=NaN3+NH3+3NaOH

第 2 题 ( 23分)简要回答或计算 2-1 Bi2Cl82-离子中铋原子的配位数为 原子的杂化轨道类型。 Bi2Cl82- 的结构:

5 , 配体呈四角锥型分布,画出该离子的结构并指出

Bi

2Cl Cl Bi Cl Cl Cl Cl Bi Cl
Cl Cl Cl Cl Cl Bi Cl Cl

2Cl

Cl

Bi

或 Bi原子的杂化轨道类型:sp3d2 2-2在液氨中,Eθ(Na+/Na)=?1.89V,Eθ(Mg2+/Mg)=?1.74V,但可以发生 Na的反 应: +2NaI=MgI2+2Na。指出原因。 MgI2Mg 为难溶物。 M g 置换

2-3将 P b 加到氨基钠的液氨溶液中,先生成白色沉淀 N a 4 Pb,随后转化为 Na4Pb9 (绿色)而溶 解。在此溶液中插入两块铅电极,通直流电,当 1 . 0 mol电子通过电解槽时,在哪个电极(阴 极或阳极)上沉积出铅?写出沉积铅的量。 阳极, 9/4mol 2-4下图是某金属氧化物的晶体结构示意图。图中,小球代表金属原子,大球代表氧原子, 细线框出其晶胞。

1

2-4-1写出金属原子的配位数(m)和氧原子的配位数(n)。 2-4-2写出晶胞中金属原子数(p)和氧原子数(q)。 2-4-3写出该金属氧化物的化学式(金属用 M表示)。 2-4-1:m=4,n=4。 2-4-2:p=4,q=4。 2-4-3:MO。 2-5向含[cis-Co(NH3)4(H2O)2]3+的溶液中加入氨水,析出含{Co[Co(NH3)4(OH)2]3}6+的难溶盐。 { Co[Co(NH3)4(OH)2]3}6+ 是以羟基为桥键的多核络离子,具有手性。画出其结构。

2-6向 K 2 C r 2O7和 N a Cl 的混合物中加入浓硫酸制得化合物 X ( 154.9 g mol1)。X为暗红色液 体,沸点 1 1 7 oC,有强刺激性臭味,遇水冒白烟,遇硫燃烧。X分子有两个相互垂直的镜面, 两镜面的交线为二重旋转轴。写出 X 的 化学式并画出其结构式。 X的化学式:CrO2Cl2 X的结构式:

2-7实验得到一种含钯化合物 P d [C xHyNz](ClO4)2,该化合物中 30.15% 和 5 . 06%。将此化合物转化为硫氰酸盐 P d [CxHyNz](SCN)2,则 别为 4 0.46% 在 P d [C xHyNz](ClO4)2中,C和 H 的比例为 和 5 . 94% d [C (5.06/1.008) = 1P: 2 xHyNz](ClO4)2的组成。 即 y= 2 x 。通过计算确定 (1)

C 和 C 和

H 的 质量分数分别为 H 的 质量分数分

( 30.15/12.01) :

在 P d [C xHyNz](SCN)2中,C和 H 的比例为 (40.46/12.01) : (5.94/1.008) (2) = 0.572 即 和(2)联立,解得: ( x + 2) / y = . 5 72 (1) x =13.89 ≈014, y=28 设 P d [C xHyNz](ClO4)2的摩尔质量为 M :则 1 4 × 12.01/M=30.15%,得 M=557.7 (g mol-1) z={557.7 –z[106.4 + 12.01× 14+1.008?28+2× (35.45+ 64.00)]}/14.01=3.99=4 。 Pd[C xHyN ](ClO4 )2的组成为 Pd[C14H28N4](ClO4)2
2

2-8甲烷在汽车发动机中平稳、完全燃烧是保证汽车安全和高能效的关键。甲烷与空气按一 定比例混合,氧气的利用率为 8 5 % ,计算汽车尾气中 O 2 、 CO2、H2O和 N 2 的体积 比。(空 气中 O 2和 N2体积比按 2 1 : 79计;设尾气中 C O 2 的体积为 1 )。 甲烷完全燃烧: CH 4 + 2O 2 = CO 2 + 2H 2 O 即 1 体 积甲烷消耗 2 体积 O 2 , 生成 1 体积 C O 2和 2体积 H 2O 由于 O 2 的利用率为 8 5 % ,则反应前 O 2 的 体积:2÷0.85=2.35 剩余 O 2 的体积:2.35 – 2= 0 . 35 混合气中 N 2 的体积:2.35 ???79/21= 8.84(N2不参与反应,仍保留在尾气中)。 汽车尾气中,O2、CO2、H2O和 N 2 的体积比为 0 . 35:1:2:8.84。 第 3 题 (11分)白色固体 A ,熔点 1 8 2 oC,摩尔质量 7 6 .12 g mol-1,可代替氰 化物用于提炼金 的新工艺。A的合成方法有:(1)142oC下加热硫氰酸铵;(2)CS2与氨反应;(3)CaCN2 和(NH4)2S水溶液反应(放出氨气)。常温下,A在水溶液中可发生异构化反应,部分转化成 B。 酸性溶液中,A在氧化剂(如 F e 3 + 、H2O2和 O 2 )存在下能溶解金,形成取 s p杂 化的 A u (I) 配 3-1画出 A 的结 合物。 构式。 3-2分别写出合成 A 的 方 法(2)、(3)中化学反应的方程 式。 3-3写出 画出 3-4 B 的硫 结 酸铁存在下溶解金的离子方程式。 构式。 A在 3-5 A和 A u (I)形成的配合物中配位原子是什么? 3-6在提炼金时,A可被氧化成 C : 2 A→C + 2e?;C能提高金的溶解速率。画出 C的结构 式。写出 C和 A u 反 应的 方程式。 3-1

3-2 反应(2): 反应(3): +2NH 3-3 3 C S 2 +3NH3 → (H2N)2C=S + NH4HS C a CN2 + (NH4)2S + 2H2O → (H2N)2C=S + Ca(OH)2

3-4 Au + Fe3+ + 2(H2N)2C=S=Au[SC(NH2)2]2+ + Fe2+ S。 3-5 配位原子为 3-6

或 C和 A u 反应的方程式: S2C2(NH2)42+ + 2Au + 2SC(NH2) 2 → 2Au[SC(NH2)2]2+
3


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