2020年第34届中国奥林匹克化学竞赛初赛化学试题附答案

1、 1 / 10 第第 34 届中国化学奥林匹克初赛估分答案（学而思版）届中国化学奥林匹克初赛估分答案（学而思版） 本答案仅做估分使用，一切以中国化学会公布的答案为准！ ！ ！本答案仅做估分使用，一切以中国化学会公布的答案为准！ ！ ！ 第第 1 题（题（8 分）分） 1-1 画出小分子 C3F4的 Lewis 结构，标出三个碳原子成键时所采用的杂化轨道。 1-2 现有铝镁合金样品一份，称取 2.56 g 样品溶于 HCl，产生 2.80 L H2(101.325kPa，0)，通过 计算，确定此合金组成。 1-3 构筑可循环再生的聚合物材料是解决目前白色污染的有效途径之一 1-3-1 通常单官能度的单体无法参与聚合反应中的链增长，但单体 A 可以与 B 发生反应形成聚 合物。画出该聚合物的结构式。 1-3-2 单体 A、C、D 按物质的量比例 6:3:2 进行共聚合，得到的聚合物不能进行热加工和循环利 用；但若在共聚合时加入一定量（10%）的 B，得到的聚合物又具备了可热加工和循环利用 的性能。简述原因。 1-1 sp2 sp sp2 sp sp sp3 每组 1 分，有错不得分，共 2

2、 分（按照题目意图跟分值应该画一种就行。 ） 1-2 (Al)=53.2% (Mg)=46.8% 各 1 分，共 2 分 1-3-1 2 分 2 / 10 1-3-2 ACD 以题目比例聚合时， 亲电基团与亲核基团比例为 12:12， 反应完全为稳定的结 构，同时分子链之间有较强的氢键。加入少量的 B 后，亲核基团氨基数目过剩，加热后可 以发生酰胺交换反应，释放出 D 中氨基，破坏原先的体状结构变为链状结构，B 的加入 也使得链状分子内部的氢键数目增加，减少链间氢键作用，因此有热加工性能。 高温下氢键断裂解除交联，以达到回收利用目的。 每个 1 分，共 2 分 第第 2 题（题（10 分）书写反应方程式（提示：要求系数为最简整数比；分）书写反应方程式（提示：要求系数为最简整数比；2-1 和和 2-2 中自然条件复杂，中自然条件复杂， 合理选择即可） 。合理选择即可） 。 2-1 关于地球的演化，目前主要的观点是，原始地球上没有氧气，在无氧或氧气含量很低时，原 核生物可利用自然存在的有机质（用 CH2O 表示）和某些无机物反应获得能量。例如，SO42-和 MnO2可分别作为上述过程的氧化

3、剂，前者生成黄色浑浊物，二者均放出无色无味气体。 2-1-1 写出 SO42-参与的释能反应的离子方程式。 2-1-2 写出 MnO2参与的释能反应的离子方程式。 2-2 约 27 亿年前光合作用开始发生，随着这一过程的进行，地球上氧气不断积累，经过漫长的 演变终达到如今的含量。氧气的形成和积累，导致地球上自然物质的分布发生变化。 2-2-1 溶解在海洋中的 Fe2+ 被氧化转变成针铁矿 -FeO(OH)而沉积，写出离子方程式。 2-2-2 与铁的沉积不同，陆地上的 MoS2被氧化而导致钼溶于海洋而析出单质硫，写出离子方程 式。 2-3 2020 年 8 月 4 日晚，贝鲁特港口发生了举世震惊的大爆炸，现场升起红棕色蘑菇云，破坏力 巨大。目前认定大爆炸为该港口存储的约 2750 吨硝酸铵的分解。 另外， 亚硝酸胺受热亦发生分解甚至爆炸， 若小心控制则可用在需要充气的过程如乒乓球的制 造之中。 2-3-1 写出硝酸铵分解出红棕色气体的反应方程式。 2-3-2 写出亚硝酸铵受热分解用于充气的反应方程式。 2-1-1 3 CH2O + 2 SO42 + 4 H+ = 3 CO2 + 2 S

4、+ 5 H2O (1 分) 2-1-2 CH2O + 2 MnO2 + 4 H+ = CO2 + 2 Mn2+ + 3 H2O (2 分) 2-2-1 4 Fe2+ + O2 + 6 H2O = 4 FeO(OH) + 8 H+ (2 分) 2-2-2 2 MoS2 + 3 O2 + 2 H2O = 2 MoO42 + 4 S + 4 H+ (2 分) 2-3-1 4 NH4NO3 = 2 NO2 + 3 N2 + 8 H2O (2 分) 2-3-2 NH4NO2 = N2 + 2 H2O (1 分) 第第 3 题（题（8 分）分） X 是金属 M 的碱式碳酸盐，不含结晶水。称取质量相等的样品两份，分别进行处理：一份 在 H2中充分处理（反应 1） ，收集得 0.994 g 水，剩余残渣为金属 M 的单质，重 2.356 g；另 一份则在 CO 中处理（反应 2） ，完全反应后得到 1.245 L CO2（101.325 kPa，0C） ，剩余残 渣和反应 1 完全相同 3-1 通过计算，推出 X 的化学式。 3-2 写出 X 分别和 H2、CO2反应的方程式（要求系数为最简整数比）

5、3-1 Cu2(OH)2CO3 计算过程 3 分，结论 1 分 3-2 Cu2(OH)2CO3 + 2H2 = 2 Cu + CO2 + 3 H2O Cu2(OH)2CO3 + 2 CO = 2 Cu + 3 CO2 + H2O 每个 2 分，共 4 分 3 / 10 第第 4 题（题（7 分）分） A 和 B（如右图所示） ，可由同一种氨基酸（羟脯氨 酸）制得，通过这类单体的链式开环聚合，有望得到 可降解的聚酯或聚硫酯（R=叔丁基） 。 4-1 比较 A 与 B 开环聚合时热力学驱动力的大小。 简述原因。 4-2 在有机弱碱的催化作用下，苄硫醇作为引发剂， B 在室温下可发生活性开环聚合，形成聚合产物，画出产物的结构式。 4-3 聚合（B n-1Bn）过程中，H = -15.6 kJ/mol、S = -40.4 J mol-1 K-1。计算室温（298 K） 下反应的平衡常数 K。 设反应达平衡时单体浓度Beq/c 等于 1/K， 若起始单体浓度为 2.00 mol/L，引发剂浓度为 0.0100 mol/L，计算达平衡时产物的平均聚合度 n。 4-4 提高单体 B 开环聚合转化率的

6、方法有： a) 升高温度； b) 降低温度； c) 增加 B 的起始浓度； d) 延长反应时间 4-1 A 驱动力更大。A 中中 O 的半径小于 S，因此普通酯张力大，更易于开环。 结论 1 分，理由 1 分共 2 分 4-2 （注意画端基） 2 分 4-3 K = 4.36 n=177 每个 1 分，共 2 分 4-4 bcd 1 分 第第 5 题（题（10 分）分） 25，银离子在溶液中与与间苯二胺和对苯二胺定量发生如下反应： 氧化得到的偶联产物在 550 nm 波长处的摩尔消光系数为 1.8104 L mol-1 cm-1。利用这一反 应，通过分光光度法可测定起始溶液中的银离子浓度。 5-1 25，在纯水中配得乙酸银的饱和水溶液。取 1.00 mL 溶液，按计量加入两种苯二胺， 至显色稳定后， 稀释定容至 1 L。 用 1 cm 的比色皿， 测得溶液在 550 nm 处的吸光度为 0.225。 计算乙酸银的溶度积 Ksp。 （提示：可合理忽略副反应。 ） 朗伯-比尔方程 A = lc，A 吸光度； 摩尔消光系数；l 光通过溶液的路径长；c 溶液浓度。 5-2 室 温 下 将 乙

7、酸 银 与 4- 三 甲 铵 基 苯 硫 醇 的 六 氟 磷 酸 盐 (HL+)(PF6) HL+ = HSC6H4N(CH3)3+ 混合研磨， 两种固体发生反应， 得到一种淡黄色粉末。 粉末用乙腈处理， 结晶出无色溶剂合物 A，化学式为Ag9L8(CH3CN)x(PF6)ynCH3CN。元素分析结果给出，A 中 C，H，N，P 的含量（质量分数，%）分别为：C 27.40，H 3.35，N 6.24，P 6.90。室温下 在真空中小心处理 A，A 可脱去外界的溶剂分子，失重 2.0%。 5-2-1 通过计算，确定 A 的化学式。 （提示：元素分析中，氢含量测定误差常常较大。 ） 5-2-2 写出两种固体反应生成淡黄色粉末的方程式（要求系数比为最简整数比） 。 5-1 2.5103 过程 3 分，答案 1 分，共 4 分 4 / 10 5-2-1 Ag9L8(CH3CN)8(PF6)92CH3CN （y = 9 根据电荷守恒推） 过程 3 分，答案 1 分，共 4 分 5-2-2 9 AgOAc + 9 (HL)PF6Ag9L8(PF6)9 + 8 HOAc + HLOAc 2 分 第

8、第 6 题（题（10 分）分） 金属元素 A 的单质为面心立方结构，晶胞参数 a = 383.9 pm，密度为 22.50 g/cm3。A 与氟气 反应得到一种八面体型的氟化物分子 B。B 与氢气按 2:1 计量关系反应，得到分子 C，C 为 四聚体，其理想模型有四次旋转轴。A 在空气中加热得氧化物 D，D 属四方晶系，晶胞如下 图所示。 B 与水反应亦可得到 D。 C 与 A 的单质按 1:1 计量关系在 400下反应得化合物 E。 近期在质谱中捕捉到 A 的一种四面体型氧合正离子 F。 （阿伏伽德罗常数 6.0221023 mol-1） 6-1 通过计算，确定 A 是哪种元素。 6-2 写出 BF 的分子式（或化学式） 。 6-3 画出 C 分子的结构示意图。 6-4 写出如下反应方程式（要求系数为最简整数比） 。 （1）B 与水反应； （2）C 和 A 反应生成 E 6-1 Ir 计算过程 0.5 分，结论 0.5 分，共 1 分 6-2 B IrF6 C (IrF5)4 D IrO2 E IrF4 F IrO4+ 各 1 分，共 5 分 6-3 2 分 6-4 (1) 2 Ir

9、F6 + 6 H2O 2 IrO2 + 12 HF + O2 (2) (IrF5)4 + Ir 5 IrF4 各 1 分，共 2 分 第第 7 题题 咔咯（corrole）及其配合物（15 分）分） 作为人工合成的大环配体之一， 咔咯的合成及其与金属离子的配位化学备受关注。 利用咔咯 作为反应配体，可实现过渡金属离子的非常规氧化态，制备功能材料，探索新型催化剂，等 等。下图（a）给出三（五氟苯基）咔咯分子（A）的示意图，简写为 H3(tpfc)。它与金属离 子结合时四个氮原子均参与配位。室温下，空气中，Cr(CO)6和 A 在甲苯中回流得到深红色 晶体 B（反应 1） ，B 显顺磁性，有效磁矩为 1.72 B，其中金属离子的配位几何为四方锥； 在惰性气氛保护下，B 与三苯基膦（PPh3）和三苯基氧膦（OPPh3）按 1:1:1 在甲苯中反应得 到绿色晶体 C（反应 2） ；在氩气保护下，CrCl2和 A 在吡啶（简写为 py）中反应，得到深绿 色晶体 D（反应 3） ，D 中金属离子为八面体配位，配位原子均为氮原子。在一定的条件下， B、C 和 D 之间可以发生转化（下图 b） ，这一过程被认为有可能用于 O2的活化或消除。 5 / 10 7-1 A 中的咔咯环是否有芳香性？与之对应的 电子数是多少？ 7-2 写出 B、C、D 的化学式（要求：配体用简写符号表示） 。 7-3 写出 B、C、D 中金属离子的价电子组态（均用 dn方式表示） 。 7-4 写出制备 B、C、D 的反应方程式（要求：配体用简写符号，系数为最简整数比） 。 7-5 利用电化学处理，B 可以得电子转化为 B-，也可以失去电子转化为 B+。与预期的磁性 相反，B+依然显示顺磁性。进一步光谱分析发现，与咔咯环配体相关的吸收峰位置发生了显 著变化。推测金属离子的价电子组态（用 dn方式表示） ，指出磁性与光谱变化的原因。 7-1 有，26 每个 1 分，共 2 分 7-2 B CrO(tpfc) C Cr(tpfc)(OPPh

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