第33届中国化学奥林匹克(初赛)试题答案与详解

第33届中国化学奥林匹克(初赛)试题答案与解析安徽黄山巨人教育 胡征善【答案】1-1、A CO2 分子式C2H4O 结构简式CH3CHO 1-2、+1 直线型 +3 八面体(拉长)1-3、【解析】1-1、乙烯催化氧化，得到CO2(A)和与A相对分子质量相同的产物(一定含C、O元素)：O=C=O从式量上分析同分异构体CH4从价键上分析 CH3，H CH3CHO 环氧乙烷 CH3CHO1-2、CsAuCl3呈抗磁性，Cs+和Cl中均无但电子，Au外围电子组态5d106s1，在此化合物中Au的平均氧化态为+2，则Au+(5d10)和Au3+(5d8且空出1个5d轨道)数11。晶胞为四方晶系，化学式为Cs+Au+Cl2·Cs+Au3+Cl4，由2个单元Cs+Au+Cl2和Cs+Au3+Cl4构成。晶胞参数c=x+y，其中x<a，y>a。yx 1-3、将芳香族聚酰亚胺结构重复一次，可清楚地看到邻苯二甲酸酐和NH2失水而聚合。再根据提供A的分子式和氧化得B(二邻苯二甲酸酐)，推出A的结构。【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原子数要大。可以是臭氧酸HO3或超氧酸HO2，但它们都不稳定。稳定的只有H2O2。2-3、电子的摩尔质量为1/1836 g/mol，故有：n(e)=0.003227×1836=5.925 mol。设二元气体化合物的摩尔质量为M，分子中含x个电子，故有：x×9.413 g/M=5.925 mol，M1.6x 二元化合物只有甲烷。【答案】3-1、p(CO)=p(CO2)=600 kPa 3-2、K2=600 kPa3-3、对于反应2：G=HTS=RTlnK=2.303RT lgK 式中K为标准压力常数，K=K2/100 kPa=6，所以：H(CO)+H(Fe)H(FeO)H(C)TS(CO)+S(Fe)S(FeO)S(C)=110.5+0(272.0)0kJmol11200KS(CO)+0.027300.060750.00574 kJmol1 K1= 8.314 Jmol1 K1/(1000 JkJ1)×1200K×2.303 lg6=17.879 kJmol1 解得：S(CO)=188.7 Jmol1 K1对于反应1：G=HTS=RTlnK 所以：H(CO2)+H(Fe)H(FeO)H(CO)TS(CO2)+S(Fe)S(FeO)S(CO)=393.5+0(272.0)(110.5) kJmol11200KS(CO2)+0.02730 0.060750.1887 kJmol1 K1= 8.314Jmol1 K1/(1000 JkJ1)×1200K ×2.303lg1=0 解得：S(CO2)=213.0 Jmol1 K1 或将2个方程式相加，得：2FeO(s)+C(s)=2Fe(s)+CO2(g) K3=600 kPa 标准平衡常数K=K1×K2=6或K=K3/100 kPa=6H(CO2)+2H(Fe)2H(FeO)H(C)TS(CO2)+2S(Fe)2S(FeO)S(C)=393.5+02(272.0)0 kJmol11200KS(CO2) +2×0.02730 2×0.060750.00574 kJmol1 K1= 8.314Jmol1 K1/(1000 JkJ1) ×1200K×2.303lg6=17.879 kJmol1 解得：S(CO2)=213.0 Jmol1 K1 注：（1）计算中稳定单质的H=0；（2）设反应的焓变和熵变不随温度变化。3-4、C A 3-5、C A【解析】3-1、平衡体系中(2个平衡反应)的总压为1200 kPa，且第(1)个平衡的K1=1.00，故平衡体系中p(CO)=p(CO2)=600 kPa，而第(2)个平衡的K2= p(CO)。3-4、CO(g)和CO2(g)均保持标态即1×105 Pa，因压强商仍为1.00，反应(1)处于平衡状态。反应（2）由压强为0增大到1×105 Pa，反应正向进行。 3-5、反应(1):H=393.5(110.5)(272.0)=11 (kJ/mol) 反应(2):H=110.5(272.0)=+161.5 (kJ/mol)升高温度，平衡(1)逆向移动，平衡常数减小；平衡(2)正向移动，平衡常数增大4-1、A：H2S B:S C:SO42 E:KFe(SO4)2·12H2O4-2、KFe3(SO4)2(OH)64-3、反应1：CuFeS2+4H+=Cu2+Fe2+2H2S反应2：CuFeS2+4Fe3+=Cu2+Fe2+2S反应3：4CuFeS2+17O2+4H+=4Cu2+4Fe3+8SO42+2H2O 反应条件：微生物反应4：10CuFeS2+34ClO3+44H+=10Cu2+10Fe3+20SO42+17Cl2+22H2O反应5：K+3Fe3+2SO42+6H2O =KFe3(SO4)2(OH)6+6H+反应6：KFe3(SO4)2(OH)6+6H+4SO42+30H2O =3KFe(SO4)2·12H2O【解析】臭蛋味气体为H2S，反应2可认为是反应1产生的H2S被Fe3+氧化：2Fe3+H2S=2Fe2+2H+S ×2再与反应1相加黄铁钾矾D中含K+、Fe3+、OH和SO42，因为是碱式盐故含 Fe(OH)3。明矾化学式为KAl(SO4)2·12H2O，Fe3+代替Al3+则是与之同构的铁钾矾E(相对分子质量为474.427+56=503.4)。15.10 gE为0.03 mol。根据反应前后K+、Fe3+守恒均为0.03 mol，设D中含1个K+，含Fe3+为3，则D的化学式为KFe3(OH)a(SO4)b，Mr (D) =500.8，所以：质量守恒： 17a+96b=500.8393×56=293.8氧化数守恒： a+2b=1+3×3=10解得：b=2，a=6 KFe3(OH)6(SO4)2或K2SO4·Fe2 (SO4)3·4Fe(OH)3设D中含1个Fe3+，含K+为3，则D的化学式为K3Fe(OH)a(SO4)b，Mr (D) =500.8，质量守恒： 17a+96b=500.83×3956=327.8氧化数守恒： a+2b=3+3=6解得：b=3.64 a=1.28 不合理，舍去【答案】5-1、M(A)=1906 g/mol 5-2、Nd6(C3H7O)17Cl5-3、6个端基、9个边桥基、2个面桥基【解析】5-1、乳白色沉淀B为AgCl，n(AgCl)=0.4778 g/143.4 g/mol=0.003332 mol因A为11电离类型即含1个Cl，则Mr (A)=6.354 g/0.003332 mol=1907 g/mol5-2、A分子中含：N(C)= 1907×32.02%/12=51 N(H)=1907×6.17%/1=119N(O)=1907×14.35%/16=17设A的化学式为Ndx(C3H7O)17Cl，144.2x=190717×5934.45=869.6 x=65-3、根据题意，6个Nd各与1个C3H7O中端基氧配位，共6个端基氧；虚线组成上、下2个正三角形，6个交点是6个Nd。上、下2个面是C3H7O中氧形成的面桥基(红线表示，下一面未标出)；三角形每条边各有1个C3H7O中氧形成的边桥基共6个(黑线表示，下一面未标出)，外加上下两点形成的3个边桥基(绿线表示)，总共9个边桥基。红线为面桥基配位，蓝线是边桥基配位，紫线是端基配位。【答案】6-1、A2B 6-2、(0,0,0);(0,0,1/2) 0.2405 nm6-3、(1/3,2/3,0.0630);(1/3,2/3,0.4370);(2/3,1/3,0.5630);(2/3,1/3,0.9370)6-4、A3B2C【解析】6-1、A：体内6+顶点1+棱上1=8，B：体内4，晶胞化学式A8B4。6-2、根据题给的“六方晶系”和晶胞结构及投影图都确定为“六方晶胞”。六方晶胞中的两条体对角线是不相等的，由此计算前后2处的A1-A2间的距离显然也不相等。这里只要求计算长对角线的A1-A2间的距离。按长对角线来计算A1-A2间的距离：下图中红点与A1组成的平行四边形，对角分别为120°和60°，边长均为0.17a。长对角线的长度=0.173 a，所以A1-A2间的距离=(0.173 a)2+(0.25c)21/2=3(0.17×0.4780)2+(0.25×0.7800)21/2=0.2405 nm。a/20.173 aa若按短对角线来计算A1-A2间的距离：底面短对角线的长度为0.17a(等边三角形)，所以A1-A2间的距离=(0.17a)2+(0.25c)21/2 =0.2113 nm。6-3、根据俯视图可知，B1处于后方且B1和B2、B3和B4处于同一垂线上。关于在a、b上的坐标不必说明。在c上的坐标：晶胞中B1为0.0630， B4为(10.0630)；根据主视图可知，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、晶胞中顶点和棱上A被C替换，C则有2个，体内有6个A和4个B，所以所得晶体的化学式为A3B2C。【答案】7-1、+2 7-2、几何构型：T字型 中心原子杂化轨道：sp3d7-3、A的化学式：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、反应过程：Xe+PtF6=Xe+PtF6，Xe+PtF6+PtF6=XeF+PtF6+PtF5= XeF+Pt2F117-3、根据VSEPR理论(不管O原子提供的电子)，Xe原子价层电子数8+2=10即5对电子，与2个F原子共用2对，与O原子共用2对，还剩余1对孤电子对。因此：OFXeF7-4、FXeF+HN(SO2F)2 FXeN(SO2F)2 Xe+XeF2，根据Xe原子守恒，参加反应FXeN(SO2F)2的化学计量数为2。则：FXeN(SO2F)2FXeN(SO2F)27-5、钙钛矿类型的晶体结构：则CsXeAu3的晶胞体心为CsI、顶点为Xe，棱心为O。【解析】8-1、S