求化学奥林匹克的问题和答案

试题、标准答案和评分规则

2008年9月

货号1234556789 101总分

满分是145 4 105 1149 7 11100 100。

总评分规则:1。需要计算的地方，没有计算过程，即使结果正确，也不会得分。

2有效数错扣0.5分，但每道大题只扣1次。

3个单元不写、不表述错误，扣0.5分，但每个大题只扣1次。

4只需1个答案，但给出多个答案，有错误者不得分。

5等式不相等，不得分。

6 .本标准答案0.5分未包含的问题，可由评分组讨论决定是否给分。

问题1 (14分)

1-1 EDTA是乙二胺四乙酸英文名的缩写，市售试剂为其二钠盐二水合物。

(1)画出EDTA二钠盐溶液中浓度最高的阴离子的结构式。

(2分)

回答或得2分，质子一定在氮原子上。

(2) Ca(EDTA)2？该溶液可用于静脉滴注，以排出体内的铅。写出这个除铅反应的化学方程式(Pb2+用来表示铅)。

Pb2+ + Ca(EDTA)2？= Ca 2++Pb (EDTA)2 (1)

(3)可以用EDTA二钠盐溶液代替Ca(EDTA)2吗？从溶液中去除铅？为什么？

我不能。如果直接使用EDTA二钠盐溶液，EDTA阴离子不仅会与Pb2+反应，还会与体内的Ca2+结合，造成钙流失。(答案0.5，理由0.5，*** 1)

1-2氨与三氧化硫反应，得到熔点为205℃的晶体，不含结晶水。晶体中的分子有三个旋转轴，并且是极性的。画出这个分子的结构式，标出正负极。

(2分)

硫氧键画成双键或S→O，氮硫键画成N→S，不影响得分。结构式1，符号1。回答H3NSO3，H3N-SO3等。不得分。符号标注正确，如+H3NSO3？、H3N-SO3？获得1分。其他符合题目要求的结构(有三轴和极性)，正负极标注不正确的得1分，正负极标注正确的得2分。

1-3 Na2[Fe(CN)5(NO)]的磁矩为零，给出铁原子的氧化态。Na2[Fe(CN)5(NO)]是S2的鉴定吗？试剂，两者反应得到紫色溶液，写出离子方程式鉴定反应。

Fe(II)也可以用II或+2来回答(2分)。

[Fe(CN)5(NO)]2？+S2 =[铁(CN)5(NOS)]4？复杂收费错误不得分(1)

1-4 CaSO4？2H2O微溶于水，但溶于HNO3 (1 mol L？1)、HClO4 ( 1 mol L？1).写出能解释硫酸钙在酸中溶解的反应方程式。

CaSO4 + H+ = Ca2+ + HSO4？(1)

写出2 caso 4+2 HNO 3 = ca(NO3)2+ca(HSO 4)2并评分。高氯酸也是一样。如果答案生成H2SO4，不得分。

1-5取两份相同质量的PbSO4 _ 4(不溶物)粉末，加入HNO _ 3 (3 mol L？1)和HClO4 (3 mol L？1)，充分混合，PbSO4 _ 4能完全溶于HNO3 _ 3，但不能溶于HClO4 _ 4。简述PbSO4溶于HNO3的原因。

Pb2+和NO3？形成络合离子(络合离子或络合物)。(1)

写一个方程式，比如PbSO4+H++NO3- = HSO4-+Pb(NO3)+。如果把络合离子(络合离子或络合物)写成Pb(NO3)2或Pb(NO3)3？同样得分，但等式必须平衡。

1-6 X和y在周期表中是相邻的。CaCO3在高温下与X反应生成化合物B和气体氧化物。b与Y的单质反应生成化合物C和X的单质；b水解生成d；c水解生成E，E水解生成尿素。确定b，c，d，e，x和y。

B: CaC2 C: CaCN2 D: C2H2或Ca(OH) 2 E: NH2CN [C(NH)2也可接受]

X: C Y: N

(各0.5分，***3分)

问题2 (5分)化合物X是一种产量大、用途广的二元化合物，广泛用作漂白剂、饮用水处理剂和消毒剂。年产300万吨氯酸钠是生产X的原料，其中92%用于在酸性水溶液中用盐酸、二氧化硫或草酸还原生产X-。此外，X也可以通过将亚氯酸钠固体填充到柱中并引入用空气稀释的氯气进行氧化来产生。x是极性和顺磁的，不形成二聚体，在碱性溶液中可发生歧化反应。

2-1写出X的分子式和* * * *的π键。

ClO2(每个1，***每个2)

2-2分别写出草酸还原和氯气氧化生成X的反应方程式。

2clo 3+h2c2o 4+2h+= 2clo 2+2co 2+2h2o(1分)

或者2 naclo 3+h2c2o 4+h2so 4 = 2clo 2+2co 2+na2so 4+2h2o。

2 naclo 2+Cl2 = 2clo 2+2 NaCl(1分)

NaClO2是固体，写成ClO2？，不得分。

2-3写出上述X歧化反应的化学方程式。

2 clo 2+2 noh = naclo 2+naclo 3+H2O(1)

还是2ClO2+2OH？=二氧化氯+三氧化氯+ H2O

问题3(4分)甲醛是一种重要的化工产品，可由甲醇脱氢制得。反应式如下:

甲醇(克)甲醇(克)+ H2(克)= 84.2千焦摩尔-1 (1)

将空气引入系统，反应(1)所需的热量由以下反应提供:

H2(g) +氧气(克)H2O(克)=–241.8千焦摩尔-1 (2)

反应温度是否应该保持在700？c .计算进料中甲醇与空气的摩尔比。已知空气中氧气的体积分数为0.20。

为了使反应保持在一定的温度，保证反应(2)释放的热量被反应(1)充分利用，则:

甲醇与氧气的摩尔比为n(CH3OH): n (O2) = (2？241.8)/84.2 = 5.74 (2分)

甲醇与空气的摩尔比为n(CH3OH): n(空气)= 5.74/5 = 1.1 (2分)。

回答1.15或者1.148得到1.5分。

答(写)1: 0.87得2分。

考虑实际情况，将上述公式的等号写成小于或小于等于，得2分。

公式合理结果错误，只有1分。只有结果没有计算过程不得分。

问题4 (10) (CN)2叫伪卤素，它的阴离子CN？作为配体形成的配合物具有重要的用途。

4-1 HgCl2与Hg(CN)2反应得到(CN)2，反应方程式写成。

HGC L2+Hg(CN)2 = HGC L2+(CN)2(1)

4-2战平CN？(CN)2的路易斯结构式。

(65438各+0分，***2分)

短线画成分数相同的电子对；不抽孤对就不得分。

4-3写出(CN)2 (g)在O2 (g)中燃烧的反应方程式。

(cn) 2(克)+2o2(克)= 2co2(克)+N2(克)(1)

不标记物质的状态是可以的。

(CN)2在4-4 298 K时的标准摩尔燃烧热是多少？1095 kJ mol？1，C2H2的标准摩尔燃烧热是多少(g)？1300 kJ mol？1，C2H2 (g)的标准摩尔生成焓为227 kJ mol？1的H2O标准摩尔生成焓(l)是多少？286 kJ mol？1，计算(CN)2的标准摩尔生成焓(g)。

(CN)2(克)+ 2O2(克)= 2CO2(克)+ N2(克)

2δfHm？(CO2)δfHm？[(CN)2] =？1095 kJ mol？1

2δfHm？(二氧化碳)=？1095 kJ mol？1+δfHm？[(CN)2]

C2H2(克)+ 2.5O2(克)= 2CO2(克)+ H2O(升)

2δfHm？(CO2)+δfHm？(H2O)δfHm？(C2H2) =1300千焦摩尔-1

2δfHm？(二氧化碳)=1300千焦摩尔？1 + 286kJ mol？1 + 227 kJ mol？1

fHm？[(CN)2] = 1095 kJ mol？1 1300 kJ mol？1 + 286kJ mol？1 + 227 kJ mol？1

= 308 kJ mol？1 (2分)

计算过程正确，计算结果错误，只有1分。无计算过程不得分。

fHm？[(CN)2]= 1095 1300+286+227 = 308(kJ mol？1)也可以。

但是不加括号，分数只有1.5。

4-5 (CN)2在300~500 oC形成一维双链结构的聚合物，画出聚合物的结构。

或(2分)

华城

也得两分。但是分数只有1。

4-6电镀厂在含氰电镀废液中添加漂白粉消除有毒CN？写出化学方程式(ClO对于漂白粉？说)。

2CN？+ 5ClO？+H2O = 2ch co 3？+ N2 + 5Cl？(2分)

产品写成CO32？只要它也是平衡的？分。

问题5 (5分)1963在格陵兰岛的伊卡峡湾发现了一种水合碳酸钙矿物伊凯特。它在寒冷的海水中形成，当温度达到8摄氏度时分解成方解石和水。1994的文件指出，矿物晶体中的Ca2+离子被氧原子包围，其中两个来自同一个碳酸根离子，另外六个来自六个水分子。其单斜晶胞的参数为:a = 887 pm，b = 823 pm，c = 1102 pm，β = 110.2，密度d = 1.83g·cm？3，Z = 4 .

5-1这种晶体的化学式是通过计算得到的。

Ikaite单位晶胞体积:

V = abc sinβ = (8.87？8.23 ?11.02 ?10-24 cm3)？sin110.2 = 7.55？10-22立方厘米(0.5分)

设细胞含有n个水分子，细胞的质量:m = 4？(100+18 n)/NA (g) (0.5分)

晶体密度:d = m/V = 4？(100 + 18 n) / ( 6.02？1023 ?7.55 ?10-22)(g cm？3)= 1.83克厘米-3

100+18 n = 208 n = 6 (0.5分)

晶体的化学式是CaCO3？6H2O (0.5分)

计算六个水分子，不写化学式，得分1.5。

5-2研究了这种晶体在压力下的膨胀体积，并与冰和钙离子配位数为8的二水石膏晶体(石膏二水合物)进行了比较。结果如下图所示(纵坐标为相对体积):

为什么选择冰和二水石膏进行对比？实验结果说明了什么？

伊凯特形成于冷水中，含有大量结晶水，其分解温度接近冰的熔点，可能与冰的结构相似，所以选择冰作为参照。(0.5分)

石膏是钙与结晶水的含氧酸盐，钙的配位数也是8，可能与ikaite的结构相似，所以选择石膏作为参照。(0.5分)

实验结果表明，依凯特的结构与冰的结构相似。(1)

实验结果表明，水的摩尔分数越大，膨胀越大，得分可为0.5分。

5-3这种水晶属于哪种水晶？简单说明原因。

分子晶体。(0.5分)

混合晶体不得分。

晶体的分解温度接近于冰的熔点，体积随温度的变化趋势也接近于冰。可以认为晶体中的化学粒子是CaCO3？6H2O，通过分子间力(氢键和范德华力)形成晶体。(0.5分)

问题6 (11)含镧、钙、锰(摩尔比2: 2: 1)的复合氧化物在空气中于900oC合成，其中锰可能以+2、+3、+4或混合价态存在。为了确定复合氧化物的化学式，进行了以下分析:

6-1准确转移25.00 mL 0.05301 mol L？1草酸钠水溶液，置于锥形瓶中，加入25 mL蒸馏水和5 mL 6 mol L？1硝酸溶液，微加热至60~70oC，用高锰酸钾溶液滴定，消耗27.75ml..写出滴定过程中的反应方程式；计算高锰酸钾溶液的浓度。

2MnO4？+ 5C2O42？+16h+= 2mn 2 ++ 10 CO2+8H2O(1)

KMnO4溶液浓度:(2/5)？0.05301 ?25.00/27.75 = 0.01910(mol L？1) (1)

反应方程式反应物C2O42- H2C2O4，只要平衡，也得1分。下同。

6-2准确称取0.4460 g复合氧化物样品，置于锥形瓶中，加入25.00 mL上述草酸钠溶液和30 mL 6 mol L？1的HNO3溶液在60~70oC下充分摇匀，约半小时后得到无色透明溶液。用上述高锰酸钾溶液滴定消耗10.02毫升。根据实验结果，计算了复合氧化物中锰的价态，给出了复合氧化物的化学式，写出了样品溶解过程的反应方程式。已知La的原子量为138.9。

根据化合物La: Ca: Mn = 2: 2: 1中金属离子的摩尔比，镧和钙的氧化态分别为+3和+2，锰的氧化态为+2 ~ +4。

复合氧化物的化学式为La2Ca2MnO6+x，其中x = 0~1。(1)

滴定情况:

加入C2O42？总量:25.00 mL？0.05301 mol L？1 = 1.3253毫摩尔(0.5点)

样品溶解后，滴定消耗高锰酸钾:10.02 mL？0.01910摩尔L？1 = 0.1914毫摩尔(0.5点)

样品溶解后C2O42残留？数量:0.1914 mmol？5/2 = 0.4785毫摩尔(0.5点)

样品溶解过程中消耗的C2O42？数量:1.3253 mmol？0.4785毫摩尔= 0.8468毫摩尔(0.5点)

以上过程综合起来，推理合理，结果正确，得2分。

样品溶解过程中，C2O42？变成二氧化碳释放电子:

2 ?0.8468毫摩尔= 1.694毫摩尔(0.5点)

求解x有两种方法:

(1)方程法:

复合氧化物(La2Ca2MnO6+x)样品中的物质的量为:

0.4460克/ [(508.9 + 16.0 x)克摩尔？1] (0.5分)

在La2Ca2MnO6+x中，锰的价态是[2？(6+x)？2 ?3 ?2?2] = (2+2x) (1点)

样品溶解过程中锰的价态变化为:(2+2 x？2) = 2 x (0.5分)

锰和C2O42的电子数？给定相等数量的电子:

2 x？0.4460克/ [(508.9 + 16.0 x)克摩尔？1] = 2 ?0.8468 ?10?3摩尔(1点)

x = 1.012？1 (0.5分)

以上步骤综合起来，推演合理，结果正确，你就得到3.5分；以上步骤综合起来，演绎合理但结果错误，得2分；扣分错误，即使结果一致，也不得分。

(2)试用方法

因为样品溶解过程消耗了相当数量的C2O42？可见锰的价态肯定不会是+2。如果锰的价态为+3，对应的氧化物的化学式为La2Ca2MnO6.5，这个化学式的量为516.9 g mol-1，样品中的物质的量为:

0.4460克/ (516.9克摩尔-1) = 8.628？10?4摩尔(0.5分钟)

样品溶解过程中锰的价态变化如下

1.689 ?10?3摩尔/ (8。628 ?10?4摩尔)= 1.96 (0。5分)

复合氧化物中锰的价态为:2+1.96 = 3.96 (0。5分)。

3.96与3差别很大，+3化合价假设不成立；(0.5分)

结果表明Mn更接近+4价。(0.5分)

如果Mn为+4，则相应氧化物的化学式为La2Ca2MnO7，此化学式的量为524.9 g mol-1。

复合氧化物中锰的价态为:

2 + 2 ?0.8468 ?10?3 / (0.4460 / 524.9) = 3.99 ?4 (0.5分)

假设与结果一致，可以看出复合氧化物中Mn为+4。(0.5分)

以上步骤综合起来，推演合理，结果正确，你就得到3.5分；以上步骤综合起来，演绎合理但结果错误，得2分；扣分错误，即使结果一致，也不得分。

复合氧化物的化学式为La2Ca2MnO7 (1)。

样品溶解过程的反应方程式为:

La2Ca2MnO7 + C2O42？+14h+= 2la 3 ++ 2c a2 ++ Mn2 ++ 2co 2+7H2O(1)

La2Ca2MnO7不计算得出，方程正确，得分1。

问题7 (14分)AX4四面体(A为中心原子，如硅、锗；x是配位原子，如氧和硫)在无机化合物中很常见。四面体T1可以如下图所示连接，形成一系列“超级四面体”(T2，T3？):

7-1上图中T1、T2、T3的化学式分别为AX4、A4X10、A10X20，推导出超四面体T4的化学式。

T4超四面体的化学式是A20X35 (1分)。

7-2指出T3和T4不同环境下有几种X原子，每个X原子上连接了多少个A原子？上述两种超四面体中每个X原子的个数是多少？

在T3超四面体中，不同环境中有三种X原子。(1)

其中4个X原子在顶点，连接的A原子个数为1；(0.5分)

12个X原子在超四面体的边上，连接的A原子个数为2；(0.5分)

四个原子在超四面体的表面上，连接的A原子的数量是3。(1) (***3)

T4超四面体中有五个不同环境的X原子。(2分)

其中4个X原子在顶点，连接的A原子个数为1；(0.5分)

12 X原子在超四面体的边缘而不在边缘中心，连接的A原子数为2；(0.5分)

六个X原子在超四面体边缘的中心，连接的A原子的数目是2；(0.5分)

12个原子在超四面体表面，连接的A原子数量为3个；(0.5分)

1个原子在超四面体的中心，连接的A原子数量为4个。(1)

(***5分)

7-3若分别以T1、T2、T3、T4为结构单元，顶点相连(顶点X原子只连接两个A原子)形成无限三维结构，所得三维骨架的化学式分别写出。

化学式分别为AX2，A4X8，A10x18，A20x33。(每种类型0.5分，***2分)

答案分别是AX2，AX2，A5X9，A20x33。

7-4连接T3超四面体得到的三维骨架的化学式为+4，0和？4.a为Zn2+，In3+或Ge4+，X为S2-，给出三种不同电荷的骨架的化学式(各一个，结构单元中的离子数为简单的整数比)。

A10X184+只能是ge 10s 184+；(1)

A10X18可以是Zn2Ge8S18，In2ZnGe7S18，in 4 ge 6s 18；；(1)

只要回答其中一个，就能获得1分；

A10X184？它可以是

Zn4Ge6S184？，In8Ge2S184？，In6ZnGe3S184？，In4Zn2Ge4S184？，In2Zn3Ge5S184？；(1)

只要回答其中一个，就会得到1。

问题8 (9分)氢化镁是由烷基镁热分解制备的。氢化物中氢气的质量分数为7.6%，氢气的密度为0.101g·cm？3.镁和氢的核距是194.8 pm。已知氢原子的价半径为37pm，Mg2+的离子半径为72 pm。

8-1写出氢化物中氢的存在形式，并简要说明原因。

h？(1)

镁和氢的距离是194.8 pm，Mg2+离子的半径是72 pm，所以氢的半径是194.8 pm-72 pm = 123 pm。这个值远大于氢原子的价半径，说明H原子是H？以离子的形式。(1)

8-2通过在一定条件下用球磨机研磨上述氢化物和金属镍，可以获得化学式为Mg2NiH4的化合物。x射线衍射分析表明，该化合物立方晶胞的面心和顶点被镍原子占据，所有镁原子的配位数相等。推断镁原子在Mg2NiH4晶胞中的位置(写出推理过程)

Mg原子与Ni原子之比为2: 1，所以每个晶胞含有8个Mg原子。所有镁原子的配位数相等，它们只能填充镍原子形成的四面体间隙。(3分)

镁原子的位置用以下坐标参数表示，也是3分:

1?4, 1?4, 1?4;1?4, 1?4, 3?4;3?4, 3?4, 1?4;3?4, 3?4, 3?4;

1?4, 3?4, 1?4;1?4, 3?4, 3?4;3?4, 1?4, 1?4;3?4, 1?4, 3?4。

坐标错误扣0.5分，不允许负分。

其他答案不计分。

8-3上述Mg2NiH4晶体的晶胞参数为646.5 pm，并且计算该晶体中镁和镍之间的核间距。已知镁和镍的原子半径分别为159.9 pm和124.6 pm。

镁和镍之间的距离是

(2分)

公式和答案正确(含单位)得2分；公式正确但结果错误；只有1分；结果数字对了单位错了，分数是1.5。通过添加原子半径计算镁和镍的距离，不得分。

8-4如果储氢材料的储氢量由材料中氢的密度与液氢的密度之比来定义，则计算Mg2NiH4的储氢量(假设所有的氢都能释放出来；液态氢的密度是0.0708g·cm？3)。

储氢量=晶体密度×氢气质量分数÷液氢密度

(2分)

= 1.40

= 1.4

算法和结果正确得2分；算法(公式)正确但结果错误1分；没有过程就没有分数。

只有结果没有公式，没有分数。

把氢的原子量取为1而不是1.008，算出来的结果是1.39，分数只有1.5。

问题9 (7分)化合物A、B、C互为同分异构体。他们的元素分析数据是:碳92.3%，氢7.7%。1摩尔A在氧气中完全燃烧，产生179.2升二氧化碳(标准状态)。a是芳香族化合物，分子中所有原子都是* * *平面；b是具有两个分支的链状化合物，分子中只有两个不同化学环境的氢原子，偶极矩等于零；c是烷烃，分子中碳原子的化学环境完全相同。

9-1写出A，B，c的分子式。

C8H8 (1)

其他答案不计分。

9-2画出a、b、c的结构简化。

的结构:

或(2分)

写或债券行也得分；苯环也可以画，其他答案不计分。

b的结构简化:

(2分)

写一个重点线，打分；其他答案不计分。

c语言的结构简化: