第届中国化学奥林匹克试题及答案.docx

第届中国化学奥林匹克试题及答案 第31 届中国化学奥林匹克(初赛)试题（2017 年8 月27 日9:00 ~ 12:00）●时间到，把试卷（背面朝上）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张●姓名、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第根据条件书写化学反应方程式1-1工业上从碳酸氢铵和镁硼石[Mg2B2O4(OH)2]在水溶液中反应制备硼酸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）在水溶液中反应，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 介质中反应获得化学法制F2的原料K2MnF61-5磷化氢与甲醛的硫酸溶液反应，产物仅为硫酸鏻（盐）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，结构中的多边形虽非平面状，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。

画出该分子的结构图（用元素符号表示原子）2-3水煤气转化反应[CO(g) + H2O(g) → H2(g) + CO2(g)]是一个重要的化工过程，已知如下键能(BE)数据：BE(C≡O) =1072 kJmol-1，BE(O-H) = 463 kJmol-1，BE(C=O) = 799 kJmol-1，BE(H-H) = 436 kJmol-1估算反应热，该反应低温还是高温有利简述理由2-4硫粉和S2-反应可以生成多硫离子在10 mL S2-溶液中加入g 硫粉，控制条件使硫粉完全反应检测到溶液中最大聚合度的多硫离子是S32-且S n2-(n = 1,2,3,…)离子浓度之比符合等比数列1,10,…,10n-1若不考虑其他副反应，计算反应后溶液中S2-的浓度c1和其起始浓度c0第3 题（12 分）在金属离子M3+的溶液中，加入酸H m X，控制条件，可以得到不同沉淀pH < 1，得到沉淀A(M2X nyH2O，y < 10)；pH > 7，得到沉淀B[MX(OH)]，A 在空气气氛中的热重分析显示，从30C 升温至100C，失重%，对应失去5 个结晶水（部分）；继续加热至300C，再失重%，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%。

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 在空气中热解的反应方程式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应方程式第4 题（10 分）随着科学的发展和大型实验装置（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结构的研究报道4-1NaCl 晶体在50-300 GPa 的高压下和Na 或Cl2反应，可以形成不同组成、不同结构的晶体下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结构中，钠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4-2-1写出晶胞中的钠离子数4-2-2写出体现该化合物结构特点的化学式4-2-3若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计算此结构中Na-He 的间距d 和晶体的密度ρ（单位:gcm-1）。

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与黄铁矿反应制备，同时得到另一个二元化合物BB 溶于稀硫酸放出气体C，而与浓硫酸反应放出二氧化硫C 与大多数金属离子发生沉淀反应纯净的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反应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 结构对称性相同的化合物G1和G25-1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与黄铁矿反应制备A 的方程式5-3写出B 与浓硫酸反应的方程式第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)3-n](ClO4)（2配体结构如下图）元素分析结果给出C、H、N 的质量分数分别为%、%、%磁性测量表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)14]Cl6，由[Ru(NH3)6]Cl3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应方程式6-2-2画出钌红阳离子的结构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，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π键画出多中心π 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若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，在氧化或还原的条件刺激下，实现药物的可控释放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 在无水溶剂中进行聚合反应，形成中部的聚氨酯链段，随后加入过量乙二醇单甲醚CH3(OCH2CH2)n OH 进行封端。

写出单体X 与Y 的结构式7-2在氧化还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 和还原产物P7-3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画出以下反应所得产物的立体结构简式，并写出反应类型（S N1 或S N2）反应原料反应试剂产物反应类型1H2S/KOH2K2CO33H2O4CH3OH第9 题（10 分）画出以下转换的中间体和产物（A-E）的结构简式元素分析结果表明化合物E 含C，%；H，%，N，%化合物B 不含羟基第10 题（7 分）影响有机反应的因素较多例如，反应底物中的取代基不同往往会使反应生成不同的产物10-1当R = CH3时，产物为A，分子式为C15H12O4研究表明A 不含羟基，它的1H NMR(CDCl3，ppm)：δ(3H)，(2H)，(2H)，(1H)，(4H)画出A 的结构简式提示：δ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研究表明B 含有一个羟基，它的1H NMR(CDCl3，ppm)：δ(1H)，(1H)，(1H)，(1H)，(1H)，(5H)，(4H)。

画出B 的结构简式；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 的结构简式第30 届中国化学奥林匹克(初赛)参考答案第 1 题（10 分）1-1 2NH 4HCO 3 + Mg 2B 2O 4(OH)2 = 2MgCO 3 + 2NH 3 + 2H 3BO 3（2 分）NH 4HCO 3 + Mg 2B 2O 4(OH)2 + 2H 2O = Mg 2(OH)2CO 3 + NH 3 + 2H 3BO 31-2 4H + + 2HNO 2 + 4Pu 3+ = N 2O + 4Pu 4+ + 3H 2O （2 分 ）1-3 8NaBH 4 + 4NiCl 2 + 18H 2O = 6H 3BO 3 + 2Ni 2B + 8NaCl + 25H 2（2 分） 1-4 2KMnO 4 + 3H 2O 2 + 2KF + 10HF = 2K 2MnF 6 + 3O 2 + 8H 2O （2 分） 1-5 2PH 3 + 8HCHO + H 2SO 4 = [P(CH 2OH)4]2SO 4（2 分）第 2 题（10 分）2-1 6（3 个氢键、3 个共价键）；（1 分）3 mol （1 分）；下沉（1 分）。

2-2（2 分）2-3 ΔH ≈ -2[BE(C=O) + BE(H-H) - BE(C≡O) - 2BE(O-H)]= -36 KJmol -1（1 分）该反应的 ΔH ＜0，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1 分）注：实际反应要用合适的温度第 3 题（12 分）3-1 由 MX(OH)可知 X 为-2 价，因而 A 为 M 2X 3yH 2O根据第一步失去 5 个结晶水可以确定其分子量为 mol -1（1 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 CO 2（1 分） 当 X 为碳酸根时，验证无合理答案因而推测 X 为 C 2O 42-，经过分子量计算可得 M 为 Bi 1 分） 因而 A 的化学式为：Bi 2(C 2O 4)37H 2O （1 分）根据零价 S 守恒可得：10c 1 + 2 100c 1 = n (S) = 10-3 mol （1分） 因而 c 1 = 10-3 molL -1（1 分）c 0 = c 1 + 10c 1 + 100c 1 = molL -1（1 分）S 32- 100cS 22- 10c 列式 S 2- c2-4 根据题意可得溶液中只有三种含硫离子 S 2-,S 22-,S 32-3-2 2Bi 2(C 2O 4)37H 2O + 3O 2 = 2Bi 2O 3 + 14H 2O + 12CO 2（2 分） Bi 2(C 2O 4)37H 2O = Bi 2(C 2O 4)32H 2O + 5 H 2O 2Bi 2(C 2O 4)32H 2O + 3O 2 = 2Bi 2O 3 + 4H 2O + 12CO 2 3-3 M r(失重) = gmol -1，剩下的为 （2 分） 所以产物为 Bi%)+Bi 2O 3%)（2 分）4Bi(C 2O 4)(OH) = 2Bi + Bi 2O 3 + 2H 2O + 7CO 2 + CO （2 分）第 4 题（10 分）4-1 A NaCl 3 B Na 3Cl C Na 2Cl （每个 1 分）4-2-1 8（1 分）4-2。