2016年第30届中国化学奥林匹克(初赛)试题及答案(WORD版)
第30届中国化学奥林匹克初赛参考答案
第30届中国化学奥林匹克(初赛)参考答案
第1题(8分)
1-1 (NH4)2BeF42分
1-2 c 1分密度由2个因素决定：质量和体积。碱金属晶体结构类型相同,故密度取决于其原子质量和原子体积。原子序数增加,碱金属原子质量和体积均增大,质量增大有利于密度增大,但体积增大却使密度减小，因而导致它们的密度变化不单调。1分
1-3 2CrO42–+ 3S2O42–+ 4H2O →2Cr(OH)3↓+ 4SO32–+ 2HSO3–2分
1-4-1 NaF + NaPO3→Na2PO3F 1分
1-4-2 PO3F2–+ H2O →H2PO4–+ F–1分
第2题(9分)
2-1 4Fe(H2O)62+3– + 4H+2O)63+2O)5]2+ + 3H2O 3分或4Fe2++ NO3– + 4H+3++ [Fe(NO)]2+ + 2H2O 3分
2-2 μeff=[n(n+2)]1/2，1分；未成对电子数：n = 3，1分；
中心铁离子的价电子组态为t2g5e g2，0.5分；在八面体场中呈高自旋状态0.5分
中心离子的氧化态为+11分
2-3 N-O键长变短1分；
中心铁离子的价电子组态为3d7，意味着NO除利用一对电子与中心离子配位之外，还将一个排布在反键轨道上的电子转移给了金属离子，变为NO+，N-O键级变为3，故变短。1分
第3题(13分)
3-1-1 P4O7，P4O8，P4O9各1分，共3分；
3-1-2共4分：正确画出结构图，得2分；正确标出五组不同的化学键，得1.5分。
O-P(V)-O大于-P(III)-O 0.5分
第30届中国化学奥林匹克(初赛)试题解析(一)
ＤＯＮＧ Ｘｕ ｅ － Ｙ ａ ｎ ｇ
ＳＵＮ Ｚｅ － － Ｈａ ｏ
Ｌ Ｉ Ｕ Ｈａ ｎ － Ｙｕ
（ Ｃ ｏ ｌ ｌ ｅ ｇ ｅ ｏ ｆＣ ｈ ｅ ｍ ｉ ｓ ｔ ｒ ｙ ａ ｎ ｄ Ｍｏ ｌ ｅ ｃ ｕ ｌ ａ ｒ Ｅ ｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｒ ｉ ｎ ｇ ， Ｐ ｅ ｋ ｉ ｎ ｇ Ｕ ｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ ， Ｂ ｅ ｏ ＇ ｉ ｎ ｇ １ ０ ０ ８ ７ １ ， Ｐ Ｒ ． Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ）
（ Ｐ ｒ ｅ ｌ ｉ ｍｉ ｎ ａ ｙ ｒ Ｔ ｅ ｓ ｔ ） （ Ｐ ａ ｒ ｔ Ｉ ）
ＣＨＡＮＧ Ｔ ａ ｉ － Ｗｅ ｉ ＣＨＥＮ Ｙｉ ｎ — Ｌ ｉ ｎ
Ｌ Ｕ Ｌ ｉ ａ ｎ ｇ
ＣＵＩ Ｊ ｉ ｎ ｇ — Ｍｅ ｎ ｇ
Ｐ ＡＮ Ｓｈ ｕ － － Ｔｉ ｎ ｇ
从１ ９ ８ ７ 年起 ，中国化学奥林匹克竞赛 已经连续举办 了３ ０ 届 。３ ０ 年来 ，一批批优秀的中学生带着 对化学的热爱和不断钻研 的探究精神参与了这项赛事 ，通过竞赛 ，同学们相互交流和学习 ，在竞争过 程中使 自己得到了锻炼和提高 ；一个个优秀的选手从这里走 向国际竞赛的平台，代表 中国摘金夺银 ； 批批优秀的化学人从这里走 向更广阔的化学舞 台， 成为科研与技术工作 中的骨干成员 。 ３ ０ 年来 ，中国化学奥林匹克竞赛的赛制不断优化 ，赛题风格不断调整 ，但引导 同学夯实知识基 础 、掌握 正确 方法 、开拓 思 维 、不 断思 考 的核心 思想 没有 改变 。今 年初赛 试题 强调 了对 基础 知识 的理
第30届化学竞赛初赛试题、答案和评分标准
第30届化学竞赛初赛试题、答案和评分标准
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第30届化学竞赛初赛试题、答案与评分标准08_31稿调整后.doc
根据平衡关系式给出证明。
6-5
上述体系在保持恒外压的条件下，温度从
295K升至315K
，下列说法正确的是：
（a）平衡向左移动
(b)平衡不移动(c)平衡向右移动(d)
三者均有可能
6-6
与体系在恒容条件下温度从
295K升至315K的变化相比，恒压下体系温度升高， 下列说法正确的是
容器，通过活塞移动使体系总压恒为
1bar (1bar= 100 kPa)
。
6-1
计算295K下体系达平衡时
N2O4和NO2
的分压。
6-2
将上述体系温度升至
315K，计算达平衡时
N2O4
和NO2
的分压。
6-3
计算恒压下体系分别在
315K
和295K达平衡时的体积比及物质的量之比。
6-4
保持恒压条件下，不断升高温度，体系中
q++ 2 Fe
3+，则n(M) =n(MOxy+) = (3.350/2)mmol
得y=6,此时x只能取1，相应地，MOxCly的摩尔质量为：
2. 905g / (5
(3.350/2)
10-3mol) = 346.8 g mol
-1
M的相对原子量：346.8
第三十届中国化学奥林匹克竞赛初赛试题
第三十届中国化学奥林匹克竞赛初赛试题
一、选择题
1. 下列哪种物质是氧化剂？
A. NaCl
B. HCl
C. Cl2
D. NaClO4
2. 钠金属在水中产生氢气的化学方程式是：
A. 2Na + 2H2O → 2NaOH + H2
B. 2Na + H2O → 2NaOH + H2
C. Na + 2H2O → 2NaOH + H2
D. 2Na + 2H2O → 2Na + H2O
3. 下列哪种离子是氯化银的化学式？
A. AgCl2
B. AgCl3
C. AgCl4
D. AgCl
4. 醋酸在水中的电离方程式是：
A. CH3COOH → CH3COO- + H+
B. CH3COOH → CH3COOH- + H+
C. CH3COOH → CH3COO-
D. CH3COOH → CH3COOH-
5. 下列哪种化合物可以被称为“百灵酸”？
A. HCl
B. H2SO4
C. H3PO4
D. HNO3
6. 以下哪个气体是温室效应的主要原因？
A. 二氧化碳
B. 氧气
C. 氮气
D. 氢气
7. 硫酸溶液电离后会产生哪种离子？
A. H+
B. SO42-
C. H3O+
D. OH-
8. 镁与氧气反应生成的化合物是：
A. MgO
B. Mg(OH)2
C. H2MgO2
D. Mg2O
9. 下列哪个元素的最外层电子结构是4s2 3d10 4p4？
A. 硒
B. 锌
C. 钛
D. 铜
10. 下列哪种物质是强酸？
A. HClO3
B. HNO2
C. H2O
D. H3PO4
二、解答题
11. 请根据下列离子方程式写出相应的化学方程式：
Cl2(aq) + 2Br-(aq) → 2Cl-(aq) + Br2(l)
2015年第29届、2016年第30届中国化学奥林匹克(初赛)试题及答案(WORD版)
第29届中国化学奥林匹克初赛试题及答案
第1题（8分）写出下列各化学反应的方程式。
1-1将热的硝酸铅溶液滴入热的铬酸钾溶液产生碱式铬酸铅沉淀[Pb2(OH)2CrO4]。
1-2向含氰化氢的废水中加入铁粉和K2CO3制备黄血盐[K4Fe(CN)6·3H2O]。
1-3酸性溶液中，黄血盐用KMnO4处理，被彻底氧化，产生NO3－和CO2。
1-4在水中，Ag2SO4与单质S作用，沉淀变为Ag2S，分离，所得溶液中加碘水不褪色。
第2题(12分)
2-1实验室现有试剂：盐酸，硝酸，乙酸，氢氧化钠，氨水。从中选择一种试剂，分别分离以下各组固体混合物（不要求复原，括号内数据是溶度积），指出溶解的固体。
(1)CaCO3(3.4×10-9)和CaC2O4(2.3×10-9)
(2)BaSO4(1.1×10-10)和BaCrO4(1.1×10-10)
(3)Zn(OH)2(3.0×10-17)和Ni(OH)2(5.5×10-16)
(4)AgCl(1.8×10-10)和Agl(8.5×10-17)
(5)ZnS(2.5×10-22)和HgS(1.6×10-52)
2-2在酸化的KI溶液中通入SO2，观察到溶液变黄并出现混油(a)，继续通SO2，溶液变为无色(b)，写出与现象a和b相对应所发生反应的方程式。写出总反应方程式(c)，指出KI在反应中的作用。
2-3分子量为4000的聚乙二醇有良好的水溶性，是一种缓泻剂，它不会被消化道吸收，也不会在体内转化，却能使肠道保持水分。
2-3-1以下哪个结构简式代表聚乙二醇？
2-3-2聚乙二醇为何能保持肠道里的水分？
第30届中国化学奥林匹克(决赛)理论试题含答案[精美word精校版]精编版
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第30届中国化学奥林匹克（决赛）理论试题
2016年11月26日 长沙
●本试卷共9道大题，总分100分。考试时间4小时，迟到超过30分钟者不能进入考场。开考后1小时内不得离开考场。
●考试“结束铃声”响起后。立即停止答题，把试卷和答题纸放于桌面，由监考人员检查无缺。听到可以离开指令后方可离开考场。
●发出停止答题指令后仍继续答题者，正在解答的试题（大题）以零分计。
●试卷已经装订成册，不得拆散。所有解答必须写在答卷上指定的框格，写于其他地方无效。若有改动需将新内容写于答卷的附页，并标明题号。
●用黑色墨水笔或黑色圆珠笔大题。试卷袋已附有草稿纸，因此不得携带纸张进入考场。若另需草稿纸，可举手向监考人员索取。不得将草稿纸带出考场。
●将营员号及姓名写在试卷首页和每页答卷指定位置，否则无效。
●允许使用非编程计算器以及直尺等文具。不得携带铅笔盒、书籍、通讯工具入场a
●欲上卫生间者，请举手示意。经监考人员允许方可离开座位，考场外由志愿者全程引领。
常数：R=8.314J ·mol -1·K -1 F=96487 C ·mol -1 h=6.625×10-34
J ·s 1eV=1.602×10-19
J
第1题（13分）
1-1 简要解释为什么水溶液中HCN 是弱酸，而液态HCN 的酸性相比于其水溶液显著增强。 1-2 Hg 2+离子局用亲硫性，可与二硫代氨基甲酸盐形成[Hg(S 2CNEt 2)2]的二聚体，请画出该二
聚体的立体结构，并指出中心原子的杂化方式。
异烟酰腙的结构如下： N O
NH NH 2
它与2-乙酰基吡啶反应乘车一种配体L ，将一定量的四水醋酸镍、配体L 以及4,4’-联吡啶溶解在1:1的乙醇-水的混合溶剂中回流2小时，冷却至室温，析出物质经洗涤干燥后得到褐色片状晶体M 。分析结构标明，M 中N 元素含量为21.0%。
第30届中国化学奥林匹克(初赛)试题解析(二)
108
Univ. Chem. 2017
Vol.32
处均有对应的同种原子。所以晶胞上下底面面心的连线为 I4 轴(四重旋转反演轴)，也就是说，低温相 晶体具有四重对称轴。而上文分析过该晶体不存在 4 个三重旋转轴，不是立方晶系，故低温相晶体只 能属于四方晶系。 4-4 四碘合汞(II)酸银(Ag2HgI4)是一种热致变色材料，具有两种晶体结构。常温下，Ag2HgI4 以 β 型 为主，为黄色四方晶系晶体。加热时，晶体颜色逐渐转变，40 °C 时为橙色，直至 50.7 °C 完全转化为 橙红色的 α 型晶体。α 型晶体结构与立方 ZnS 和 α-AgI 相似(α-AgI 也是一种常见的较高温度下相变形成 的固体电解质)。这一过程就像 Cu3Au 合金加热后变为原子统计平均分布的相一样，所有的银离子和 汞离子在受热后具有足够的热运动动能，跨越在空隙间运动的能垒，统计平均分布到了空隙中。1938 年，Ketelaar[3]通过对 Ag2HgI4 研究发现，在 50.7 °C 时 Ag2HgI4 的电导率与比热容均发生了突跃：电导 率在 50.7 °C 处突然增加；等压比热容在 45 °C 到 50 °C 间快速上升，而在 50.7 °C 处却发生骤降，恢复 至低温数值，如下图所示(1 cal = 4.187 J)。比热容曲线表明晶体在 45 °C 到 50 °C 之间持续吸热，说明 晶体发生了相变；而电导率曲线则显示在 50.7 °C 后离子迁移率大幅上升，证明了高温相中离子能够 自由运动，即形成了固体电解质。
2016第30届中国化学奥林匹克（决赛）暨冬令营理论考试（附真题）
2016第30届中国化学奥林匹克（决赛）暨冬令营理论考试
（附真题）
2016年11月26上午8点至12点第30届中国化学奥林匹克（决赛）暨化学冬令营理论考试在融程花园酒店4F融程宴会厅举办。
学员们早早就来到了宴会厅，考试的氛围萦绕在大厅。
考试现场拉起了警戒线，警戒线之外是老师和家长们的身影
天科学堂今日参加理论考试的全体营员们取得好成绩！！欢迎大家加群交流2017高中化学竞赛讨论 378035690附：理论考试题
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第30届全国高中生化学竞赛(省级赛区)试题及参考答案
第30届中国化学奥林匹克（初赛）试题及答案
第1题（8分）
1-1离子化合物A2B由四种元素组成，一种为氢，另三种为第二周期元素。正、负离子皆由两种原子构成且均呈正四面体构型。写出这种化合物的化学式。
1-2对碱金属Li、Na、K、Rb和Cs，随着原子序数增加以下哪种性质的递变不是单调的？简述原因。
（a）熔沸点（b）原子半径（c）晶体密度（d）第一电离能
1-3保险粉(Na2S2O4.2H2O)是重要的化工产品，用途广泛，可用来除去废水(pH～8)中的Cr(Ⅵ)，所得含硫产物中硫以S(Ⅳ)存在。写出反应的离子方程式。
1-4 化学合成的成果常需要一定的时间才得以应用于日常生活。例如，化合物A合成于1929年，至1969年才被用作牙膏的添加剂和补牙填充剂成分。A是离子晶体，由NaF和NaPO3在熔融状态下反应得到。它是易溶于水，阴离子水解产生氟离子和对人体无毒的另一种离子。1-4-1 写出合成A的反应方程式。
1-4-2 写出A中阴离子水解反应的离子方程式。
第2题(9分) 鉴定NO3–离子的方法之一是利用“棕色环”现象：将含有NO3–的溶液放入试管，加入FeSO4，混匀，然后顺着管壁加入浓硫酸，在溶液的界面上出现“棕色环”。分离出棕色物质，研究发现其化学式为[Fe(NO)(H2O)5]SO4。该物质显顺磁性，磁矩为3.8μB(玻尔磁子)，未成对电子分布在中心离子周围。
2-1 写出形成“棕色环”的反应方程式。
2-2 推出中心离子的价电子组态、自旋态(高或低)和氧化态。
2-3棕色物质中的NO的键长与自由NO分子中N-O键长相比，变长还是变短？简述理由。
30届化学竞赛初赛试题
30届化学竞赛初赛试题
化学竞赛是一项旨在激发学生对化学学科兴趣和提高化学素养的学术
竞赛。以下是一份模拟的30届化学竞赛初赛试题内容：
一、选择题（每题2分，共20分）
1. 元素周期表中，属于第ⅤA族的元素是：
A. 氮（N）
B. 氧（O）
C. 氟（F）
D. 碳（C）
2. 下列化合物中，属于共价化合物的是：
A. 氯化钠（NaCl）
B. 氧化铁（Fe2O3）
C. 硫酸（H2SO4）
D. 氢氧化钠（NaOH）
3. 根据阿伏伽德罗定律，1摩尔任何气体在标准状况下所占的体积是：
A. 22.4升
B. 22.4毫升
C. 224升
D. 224毫升
4. 反应速率的快慢受温度影响，通常情况下，温度每升高10℃，反应速率增加的倍数是：
A. 1倍
B. 2倍
C. 3倍
D. 4倍
5. 以下哪种物质是强酸：
A. 醋酸（CH3COOH）
B. 碳酸（H2CO3）
C. 硫酸（H2SO4）
D. 磷酸（H3PO4）
二、填空题（每空1分，共10分）
6. 原子序数为11的元素是______。
7. 根据电子排布原理，最外层电子数不超过8个，次外层不超过
______个。
8. 化学方程式2H2 + O2 → 2H2O表示的是______反应。
9. 摩尔质量的单位是______。
10. 酸碱中和反应中，酸和碱的摩尔比是______。
三、简答题（每题5分，共15分）
11. 描述什么是氧化还原反应，并给出一个例子。
12. 解释什么是化学平衡，并说明影响化学平衡的因素。
13. 阐述什么是同位素，并给出一个具体的例子。
四、计算题（每题5分，共10分）
2016年全国高中学生化学竞赛(决赛)理论试题、参考答案、评分细则
第30届中国化学奥林匹克（决赛）理论试题
2016年11月26日长沙
●本试卷共9道大题，总分100分，考试时间4小时。迟到超过30分钟者不能进考场。
开始考试后1小时内不得离场。
●考试“结束铃声”响起后，立即停止答题，把试卷和答题纸放于桌面，由监考人员检
查无缺，听到可以离开指令后方可离开考场。
●若发出停止答题指令后仍继续答题者，正在解答的试题（大题）以零分计。
●试卷已装订成册，不得拆散。所有解答必须写在答卷纸的指定的框格内，写在其它地
方的应答一律无效。若有改动，需将新内容写于答卷的附页，并标明题号。
●用黑色水笔和黑色圆珠笔答题，试卷袋已附有草稿纸，因此不得携带纸张进入考场。
若另需草稿纸，可举手向监考人员索取，不得将草稿纸带出考场。
●将营员号及姓名写在试卷首页和每页答题卷指定位置，否则无效。
●允许使用非编程计算器以及直尺、橡皮等文具，不得携带铅笔盒、书籍、通讯工具入
场。
●欲上卫生间者，可举手示意。经监考人员允许方可离开座位，考场外由志愿者全程引
领。
常数：R＝8.31447 J·K－1·mol－1 F＝96485 C·mol－1h＝6.625×10－34 J·s 1 eV＝1.602×10－19 J
第1题（13分）
1-1．简要解释为什么水溶液中HCN是弱酸，而液态HCN的酸性相比于其水溶液显著增强。1-2．Hg2＋离子具有亲硫性，可与二硫代氨基甲酸盐形成Hg(S2CNEt2)2的二聚体，请画出该二聚体的立体结构，并指出中心原子的杂化方式。
异烟酰腙的结构如下：
它与2-乙酰基吡啶反应生成一种配体L。将一定量的四水醋酸镍、配体L以及4,4’-联吡啶溶解在1︰1的乙醇-水的混合溶剂中回流2小时，冷却至室温，析出物质经洗涤干燥后得到褐色片状晶体M。分析结果表明，M中N元素含量为21.0%。
2016年中国化学奥林匹克(初赛)试题、答案、评分标准与细则
第30届中国化学奥林匹克(初赛)试题、答案及评分标准
第1题(8分)
1-1离子化合物A2B由四种元素组成，一种为氢，另三种为第二周期元素。正、负离子皆由两种原子构成且
2242
年才被用作牙膏的添加剂和补牙填充剂成分。A是离子晶体，由NaF和NaPO3在熔融状态下反应得到。它易溶于水，阴离子水解产生氟离子和对人体无毒的另一种离子。
1-4-1写出合成A的反应方程式。
第2题(9分)
鉴定NO3–离子的方法之一是利用“棕色环”现象：将含有NO3–的溶液放入试管，加入FeSO4，混匀，然后顺着管壁加入浓H2SO4，在溶液的界面上出现“棕色环”。分离出棕色物质，研究发现其化学式为[Fe(NO)(H2O)5]SO4。该物质显顺磁性，磁矩为3.8 μB (玻尔磁子)，未成对电子分布在中心离子周围。
2-1写出形成“棕色环”的反应方程式。
2-2推出中心离子的价电子组态、自旋态(高或低)和氧化态。
第3题(13分)
3-1好奇心是科学发展的内在动力之一。P2O3和P2O5是两种经典的化合物，其分子结构已经确定。自然而然会有如下问题：是否存在磷氧原子比介于二者之间的化合物？由此出发，化学家合成并证实了这些中间化合物的存在。
3-1-1写出这些中间化合物的分子式。
3-1-2 画出其中具有2重旋转轴的分子的结构图。根据键长不同，将P-O键分组并用阿拉伯数字标出（键长
相同的用同一个数字标识）。比较键角∠O-P(V)-O和∠O-P(III)-O的大小。
3-2NH3分子独立存在时H-N-H键角为106.7o。右图是[Zn(NH3)6]2+离子的部分结构
2016年第30届中国化学奥林匹克(初赛)试题及答案(WORD版)
第30届中国化学奥林匹克（初赛）试题
第1题（8分）
1-1离子化合物A2B由四种元素组成，一种为氢，另三种为第二周期元素。正、负离子皆由两种原子构成且均呈正四面体构型。写出这种化合物的化学式。
1-2对碱金属Li、Na、K、Rb和Cs，随着原子序数增加以下哪种性质的递变不是单调的？简述原因。
（a）熔沸点（b）原子半径（c）晶体密度（d）第一电离能
1-3保险粉(Na2S2O4.2H2O)是重要的化工产品，用途广泛，可用来除去废水(pH～8)中的Cr(Ⅵ)，所得含硫产物中硫以S(Ⅳ)存在。写出反应的离子方程式。
1-4 化学合成的成果常需要一定的时间才得以应用于日常生活。例如，化合物A合成于1929年，至1969年才被用作牙膏的添加剂和补牙填充剂成分。A是离子晶体，由NaF和NaPO3在熔融状态下反应得到。它是易溶于水，阴离子水解产生氟离子和对人体无毒的另一种离子。
1-4-1 写出合成A的反应方程式。
1-4-2 写出A中阴离子水解反应的离子方程式。
第2题(9分)
鉴定NO3—离子的方法之一是利用“棕色环”现象：将含有NO3—的溶液放入试管，加入FeSO4，混匀，然后顺着管壁加入浓硫酸，在溶液的界面上出现“棕色环”。分离出棕色物质，研究发现其化学式为[Fe(NO)(H2O)5]SO4。该物质显顺磁性，磁矩为3.8μB(玻尔磁子)，未成对电子分布在中心离子周围。
2-1 写出形成“棕色环”的反应方程式。
2-2 推出中心离子的价电子组态、自旋态(高或低)和氧化态。
2-3 棕色物质中的NO的键长及自由NO分子中N-O键长相比，变长还是变短？简述理由。
第30届中国化学奥林匹克(初赛)试题解析(一)
第30届中国化学奥林匹克(初赛)试题解析(一)
常泰维;陈胤霖;崔竞蒙;董学洋;柳晗宇;鲁亮;潘书廷;孙泽昊
【摘要】详细分析并解答了第30届中国化学奥林匹克(初赛)试题.对于每一道题目,都给出了详尽的讨论,引导读者综合运用所学的化学知识,通过推理、演算、论证等方法顺利解题.对于特定的题目,还给出了相关的科学背景介绍与知识拓展,鼓励读者了解题目背后的科学思想,感受化学学习与科研的乐趣.
【期刊名称】《大学化学》
【年(卷),期】2016(031)012
【总页数】6页(P90-95)
【关键词】化学竞赛;试题解析
【作者】常泰维;陈胤霖;崔竞蒙;董学洋;柳晗宇;鲁亮;潘书廷;孙泽昊
【作者单位】北京大学化学与分子工程学院,北京100871;北京大学化学与分子工程学院,北京100871;北京大学化学与分子工程学院,北京100871;北京大学化学与分子工程学院,北京100871;北京大学化学与分子工程学院,北京100871;北京大学化学与分子工程学院,北京100871;北京大学化学与分子工程学院,北京100871;北京大学化学与分子工程学院,北京100871
【正文语种】中文
【中图分类】G64;O6
从1987年起，中国化学奥林匹克竞赛已经连续举办了30届。30年来，一批批优秀的中学生带着对化学的热爱和不断钻研的探究精神参与了这项赛事，通过竞赛，
同学们相互交流和学习，在竞争过程中使自己得到了锻炼和提高；一个个优秀的选手从这里走向国际竞赛的平台，代表中国摘金夺银；一批批优秀的化学人从这里走向更广阔的化学舞台，成为科研与技术工作中的骨干成员。
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第30届中国化学奥林匹克（初赛）试题
第1题（8分）
1-1离子化合物A2B由四种元素组成，一种为氢，另三种为第二周期元素。正、负离子皆由两种原子构成且均呈正四面体构型。写出这种化合物的化学式。
1-2对碱金属Li、Na、K、Rb和Cs，随着原子序数增加以下哪种性质的递变不是单调的？简述原因。
（a）熔沸点（b）原子半径（c）晶体密度（d）第一电离能
1-3保险粉(Na2S2O4.2H2O)是重要的化工产品，用途广泛，可用来除去废水(pH～8)中的Cr(Ⅵ)，所得含硫产物中硫以S(Ⅳ)存在。写出反应的离子方程式。
1-4 化学合成的成果常需要一定的时间才得以应用于日常生活。例如，化合物A合成于1929年，至1969年才被用作牙膏的添加剂和补牙填充剂成分。A是离子晶体，由NaF和NaPO3在熔融状态下反应得到。它是易溶于水，阴离子水解产生氟离子和对人体无毒的另一种离子。
1-4-1 写出合成A的反应方程式。
1-4-2 写出A中阴离子水解反应的离子方程式。
第2题(9分)
鉴定NO3—离子的方法之一是利用“棕色环”现象：将含有NO3—的溶液放入试管，加入FeSO4，混匀，然后顺着管壁加入浓硫酸，在溶液的界面上出现“棕色环”。分离出棕色物质，研究发现其化学式为[Fe(NO)(H2O)5]SO4。该物质显顺磁性，磁矩为3.8μB(玻尔磁子)，未成对电子分布在中心离子周围。
2-1 写出形成“棕色环”的反应方程式。
2-2 推出中心离子的价电子组态、自旋态(高或低)和氧化态。
2-3 棕色物质中的NO的键长与自由NO分子中N-O键长相比，变长还是变短？简述理由。
第3题(13分)
3-1好奇心是科学发展的内在动力之一。P2O3和P2O5是两种经典的化合物，其分子结构已经确定。自然而然会有如下问题：是否存在磷氧原子比介于二者之间的化合物？由此出发，化学家合成并证实了这些中间化合物的存在。
3-1-1写出这些中间化合物的分子式。
3-1-2画出其中具有2重旋转轴的分子的结构图。根据键长不同，将P-O键分组并用阿拉伯数字标出（键长相同的用同一个数字标识）。比较键角∠O-P(Ⅴ)-O和∠O-P(Ⅲ)-O的大小。
3-2 NH3分子在独立存在时H-N-H键角为106.7°。右图上[Zn(NH3)6]2+
离子的部分结构以及H-N-H键角的测量值。解释配合物中H-N-H键
角变为109.5°的原因。
3-3量子化学计算预测未知化合物是现代化学发展的途径之一。2016
年2月有人通过计算预言铁也存在四氧化物，其分子构型是
四面体，但该分子中铁的氧化态是+6而不是+8。
3-3-1写出该分子中铁的价电子组态。
3-3-2画出该分子结构的示意图（用元素符号表示原子，用短线表示原子间的化学键）。
第4题（10分）固体电解质以其在电池、传感器等装置中的广泛应用而备受关注。现有一种由正离子A n+、B m+和负离子X—组成的无机固体电解质，该物质50.7℃上形成无序结构（高温相），50.7℃以下变为有序结构（低温相），二者结构示意见右图。图中浅色球为负离子；高温相中的深色球为正离子或空位；低温相中的大深色球为A n+离子，小深色球为B m+离子。
4-1推出这种电解质的化学式，写出n和m的值。
4-2温度变化会导致晶体在立方晶系和四方晶系之间转换，上述哪种晶相属于立方晶系？
4-3写出负离子的堆积方式及形成的空隙类型。指出正离子占据的空隙类型及占有率。
4-4高温相具有良好的离子导电性，这源于哪种离子的迁移？简述导电性与结构的关系。
第5题（8分）化学式为MO x Cl y的物质有氧化性，M为过渡金属元素，x和y均为正整数。将2.905g样品溶于水，定容至100mL。移取20.00mL溶液，加入稀硝酸和足量的AgNO3，分离得到白色沉淀1.436g。移取溶液20.00mL，加入适量硫酸，以N-苯基邻氨基苯甲酸作指示剂，用标准硫酸亚铁溶液滴定至终点，消耗3.350mmol。已知其中阳离子以MO x y+存在，推出该物质的化学式，指出M是哪种元素。写出硫酸亚铁铵溶液滴定MO x y+的离子反应方程式。
第6题（14分）N2O4和NO2的相互转化N2O4（g）=2NO2（g）是讨论化学平衡问题的常用体系。已知该反应在295K和315K温度下平衡常数Kp分别为0.100和0.400。将一定量的其他充入一个带活塞的特制容器，通过活塞移动使体系总压恒为1bar（1bar=100kPa）。
6-1计算295K下体系达平衡时N2O4和NO2的分压。
6-2将上述体系温度升至315K，计算达平衡时N2O4和NO2的分压。
6-3计算恒压下体系分别在315K和295K达平衡时的体积比及物质的量之比。
6-4保持恒压条件下，不断升高温度，体系中NO2分压最大值的理论趋近值是多少（不考虑其他反应）？根据平衡关系式给出证明。
6-5上述体系在保持恒外压的条件下，温度从295K升至315K,下列说法正确的是：（a）平衡向左移动（b）平衡不移动（c）平衡向右移动（d）三者均有可能
6-6与体系在恒容条件下温度从295K升至315K的变化相比，恒压下体系温度升高，下列说法正确的是（简述理由，不要求计算）：
（a）平衡移动程度更大（b）平衡移动程度更小
（c）平衡移动程度不变（d）三者均有可能
第7题（8分）
乙醇在醋酸菌作用下被空气氧化是制造醋酸的有效方法，然而这一传统过程远远不能满
足工业的需求。目前工业上多采用甲醇和一氧化碳反应制备醋酸：CH3OH+CO→CH3COOH。第9族元素（Co，Rh，Ir）的一些配合物是上述反应良好的催化剂。以[Rh(CO)2I2]-为催化剂、以碘甲烷为助催化剂合成乙酸（Monsanto法）的示意图如下：
7-1在催化剂循环中，A和碘甲烷发生氧化加成反应，变为B。画出B及其几何异构体B1的结构示意图。
7-2分别写出化合物A和D中铑的氧化态及其周围的电子数。
7-3写出由E生成醋酸的反应式（E须用结构简式表示）。
7-4当上述醋酸合成过程的催化剂改为[Ir(CO)2I2]-，被称作Cativa法。Cativa法催化循环过程与Monsanto法类似，但中间题C和D（中心离子均为Ir）有差别，原因在于：由B（中心离子为Ir）变为C，发生的CO取代I-的反应；由C到D过程中则发生甲基迁移。画出C 的面式结构示意图。
第8题（10分）
8-1画出以下反应过程中化合物A-F的结构简式。
8-2某同学设计了以下反应，希望能同时保护氨基和羟基。
请选择最有利于实现该反应的实验条件：
a）反应在浓盐酸与乙醇（1：3）的混合剂中加热进行。
b）反应在过量三乙胺中加热进行。
c）催化量的三氟化硼作用下，反应在无水乙醚中进行。
d）反应在回流的甲苯中进行。
8-3理论计算表明，甲酸的Z和E-型两种异构体存在一定的能量差别。