“扬子石化杯”第届中国化学奥林匹克竞赛江苏赛区夏令营暨选拔赛试题含答案

2015
年“扬子石化杯
”
第29届中国化学奥林匹克竞赛（江苏赛区）
夏令营暨选拔赛试题
8:3011:30-
1．考试时间3小时。

迟到超过半小时者不能进考场。

开始考试后1小时内不得离场。

2．所有解答必须写在指定的位置，用铅笔解答无效（包括作图）。

草稿纸另发。

不得将任何纸张带入考场。

3．凡要求计算者，须给出计算过程，没有计算过程无效。

4．姓名、准考证号和所属学校等必须写在首页左侧指定位置，写于其他地方者按废卷论处。

5．用涂改液涂改的解答无效。

6．允许使用非编程计算器以及直尺等文具。

第1题（10分）水是有氢氧两种元素组成的最常见的无机物之一。

水是生命
的源泉，水有许多特别的性质。

请回答以下问题：
11- 氧原子的最外层电子排布为__________；2H O 的几何构型为__________，
其中氧原子的杂化轨道为__________；2H O 的熔沸点明显高于氧族其它元素的氢化物，主要原因是水分子间形成了__________。

12- 水分子是__________分子（填“极性”或“非极性”），根据“相似相溶”
的原理，下列物质中不易溶于水的是__________。

A ．食盐
B ．酒精
C ．汽油
D ．明矾 第2题（10分）利用2SnCl 与224K C O 溶液反应，可以得到水合二草酸根合锡（Ⅱ）
酸钾的配合物。

为测定所合成的配合物的结晶水含量，进行以下操作，请填空：
21- 称取0.1300g 242242KHC O H C O 2H O ⋅⋅于锥形瓶中，加50mL 蒸馏水，
25mL 12mol L -⋅24H SO ，加热至75~85℃，用4KMnO 滴定至终点，消耗20.18mL ，则
()4KMnO c =____________1mol L -⋅。

22-
称取0.1500g 配合物样品于锥形瓶中加50mL 蒸馏水，20mL 12mol L -⋅24H SO 。

加热至75~85℃，用上述4KMnO 溶液滴定至终点，用去20.79mL 。

（1）写出上述滴定反应的化学方程式并配平：
________________________________________________________ （2）由滴定得到的数据计算该配合物的摩尔质量为
_____________1g mol -⋅。

（3）该配合物每个分子中含有_________个结晶水。

23- 溶解度和溶度积均可以表示物质溶解性的大小。

已知：()36
sp K CuS 6.010-=⨯，
2H S 的al pK 7.24=，a2pK 14.92=请计算CuS 在纯水中的溶解度。

（1）若不考虑2S -的水解，CuS 在纯水中的溶解度为________1mol L -⋅； （2）若考虑2S -的水解，CuS 在纯水中的溶解度应________（填“大于”
或“小于”）（1）中的数值。

第3题（8分）1774年，瑞典化学家甘恩用软锰矿()2MnO 与木炭和油的混合
物一起加热，首次分离出了金属锰，柏格曼将它命名为manganese （锰）。

它的拉丁名称manganum 和元素符号Mn 由此而来。

31- 在实验室用22H O 制备2O 时，常用2MnO 作__________剂，在用浓盐酸制备
2Cl 时，用2MnO 作__________剂； 32- 锰元素电势图为（酸性溶液/V A E θ）
据图可知，__________和__________两种离子在水溶液中不稳定，会发
生__________反应；
32- 锰酸锂()24LiMn O 是锂离子电池的重要材料，它作为电极材料具有价格低、
电位高、环境友好、安全性能高等有点。

工业上利用23Li CO 和2MnO 来制备24LiMn O 。

（1）先将23Li CO 和2MnO 混合均匀后加热，升温到515℃时，开始有2CO 生
成，同时生成固体A ，该温度比23Li CO 的分解温度723℃低很多，原因是________________________________ ______________________________________。

（2）升温到566℃时，开始有2O 生成，同时得到固体B ，升温到720℃时，
A 和
B 反应，得到高纯度锰酸锂，请写出A 和B 反应的化学反应方程是：
___________________________________________________________________________。

第4题（10分）氮是空气中含量最多的元素，在自然界中存在十分广泛，在
生物体内亦有极大作用，是组成氨基酸的几本元素之一。

氮的某氧化物A 低温下为蓝色固体，A 易分解为无色气体B 和红棕色气体C 。

B 在空气中极易被氧化而变为红棕色气体C 。

气体B 、C 均有很高的毒性。

除去B 的简便方法是用硫酸亚铁溶液吸收，这是因为能生成配合物D 的缘故。

C 可被3NH 在一定温度下经催化还原为无
毒的气体E 。

41- 写出下列物质的化学式：
A______________ B______________ C______________ D______________ E______________
42- 气体B 的磁性强烈收温度的影响，表现出高温顺磁，低温逆磁。

那么气
体C 磁性将如何随温度变化？试解释你的结论。

______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
43- 在三甲胺()3N CH 和三甲硅胺()33N SiH 中，三角锥形的分子是__________，
含有πd p —键的分子是__________。

第5题（12分）某常见金属M 的硫酸盐A 的水溶液为蓝色，加入氨水生成
深蓝色配离子B ，B 在隔绝空气条件下雨金属M 反应，可生成无色配离子C 。

在A 的溶液中加入KI 可得沉淀D 。

D 可用于检查室内汞含量是否超标：用涂有D 的试纸悬挂于室内，室温下若三个小时试纸变色，则表明室内汞超标。

51- 请写出以下各物质的化学式：
A______________ B______________ C______________ D______________
52- 从原子结构的角度分析，C 为无色的原因是
____________________________________________，请估计沉淀D 的颜色为____________；
53- 用D 试纸检测汞蒸气时，其反应方程式为：
_________________________________________________________________________________
第6题（6分）设计合成特殊结构的纳米材料是一个极其活跃的研究领域。

下图给出的是蛋黄-蛋壳型碳包硅()Si@C yolk shell -合成示意图：
其中，步骤1的产物为硅球外包裹一层厚度可调控的多孔2SiO 层，可以通过正硅酸四乙酯()TEOS 的水解获得；步骤2和步骤3的产物最外层为厚度较薄的多孔碳层，可以通过蔗糖等有机物的高温碳化获得。

步骤3通过除去2SiO 得到蛋黄-蛋壳型碳包硅。

请回答下列问题：
61- 上述过程中，正硅酸四乙酯()TEOS 的水解产物是__________； 62- 步骤3中除去2SiO 可以选用的试剂为__________；
63- 采用高温下的镁热还原法可以将步骤2产物中的2SiO 也转变为Si ，反应的
化学方程式为______________________________________________________。

第7题（12分）超导是20世纪最伟大的科学发现之一，超导材料在信息通
讯、生物医学、航空航天等领域的应用前景越来越广阔。

近年来，中国科学家在铁基超导研究方面取得了一系列重大突破，2014年1月，以赵忠贤等为代表的研究团队获得2013年度国家自然科学一等奖。

《科学》杂志对比评论称：“中国如洪流般不断涌现的研究结果标志着在凝聚态物理领域已经成为一个强国。

”请解答如下有关铁基超导材料的问题：
71- LiZnAs 是研制铁基超导材料的重要前体，LiZnAs 是面心立方晶胞，Zn 做A1
型堆积，实验测得Zn 与Li 形成NaCl 型结构，那么，As 的位置应位于__________；Zn 与As 形成__________型结构。

72- LiZnAs 的晶胞参数 5.94AA a =o
，则计算可得出晶胞中的As As -之间的距离为
__________A o
；
73- 画出（1）中Zn 与As 形成的正当晶胞沿着a 轴方向的投影（请标出原子的表示方式）；
74- 下图是铁基超导材料中Fe 与As 形成的结构单元（“○”小球代表Fe ，“●”
小球代表As ），在新型铁基超导材料中，Fe 与As 形成的结构单元的对称性对于材料性质有着重要影响。

（1）图1是111型铁基超导材料中的Fe As -结构单元，试指出其对称操
作及其个数：______________________________；
（2）图2是122型铁基超导材料中的Fe As -结构单元，其对称性与图1
所示的结构有区别吗？______________________________；
（3）如果将图2中的1号原子去掉，可得一种结构单元，含有这种结构
单元的铁基超导材料尚未见报道，试结合（1）、（2）对Fe As -结构单元对称性特点的分析，给出合理的解释。

______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
第8题（10分）
81- 下列反应中，产物C 分子中的不同化学环境氢的个数比是6:6:1，画出合
理的、带电荷中间体A 和B 以及产物C 的结构简式。

A__________________ B__________________ C__________________ 82- 写出以下过程中D 、E 、F 、G 和H 的结构简式
D________________________ E________________________ F________________________
G________________________ H________________________ 83- 写出以下过程中I 、J 的结构简式
I________________________ J________________________
第9题（12分）化合物()G 是生物合成核酸的必需前体物质，是蛋白质合成与
分解的调节物，是氨基酸从外围组织转动至内脏的携带者，肾脏排泄的重要基质，对机体免疫功能和修复具有重要作用。

化合物G 的一种合成路线如下：
91- 化合物A 转化为化合物B 的具体反应类型为__________。

92- 化合物A 的某链状同分异构体中含有2种不同化学环境的氢，该同分异
构体的结构简式为
______________________、______________________。

93- 化合物E 中的手性碳的构型为__________________。

94- 化合物C 、D 、F 的结构简式为_________________、_________________、
________________。

第10题（10分）在有机化合物的合成设计中，利用化合物分子的对称性可
以使合成路线简化。

化合物G 的合成就是一个典型例子，化合物G 可经下图所示合成路线制备： 回答下列问题：
101- 写出化合物A 转化为化合物B 的过程中带电荷中间体H 的结构简式：___________________；
102- 化合物B 的系统命名是______________________________________； 103- 写出C 、D 、G 的结构简式：
_________________________、_________________________、_________________________。

2015年“扬子石化杯”
第29届中国化学奥林匹克竞赛（江苏赛区）
夏令营暨选拔赛试题 参考答案及评分标准
说明：化学方程式配平错误扣一半分。

第1题（共10分）
11- 24
2s 2p V 型 3sp 氢键（8分，每空2分）
12- 极性 C （2分，每空1分） 第2题（共10分）
21- ()1450.13001000
KMnO 0.2027mol L 4254.220.18
c -⨯=⨯
=⋅⨯（2分）
22- （1）
()()()224242424242424
5K Sn C O H O 6KMnO 24H SO 20CO 6MnSO 8K SO 20+5x H O 5Sn SO x ⋅++↑++++═（2分）
或：22244225C O 2MnO 16H 2Mn
10CO 8H O --++
+++↑+═ （2）427.1M =（2分）
注解：0.1500520.791
0.020********
M
=⨯⨯⨯ ()427.1g /mol M = （3）3（1分）
注解：()()2242K Sn C O 373.0M ⎡⎤=⎣⎦ ()2427.7373.0
H O 318.02
X -=
=
23-（1）182.410-⨯（2
分）
（2）大于（1分） 第3题（共8分）
31-
催化 氧化（2分，每空1分）
32- 24MnO -
2+Mn 歧化（3分，每空1分） 33- （1）2MnO 作为催化剂，加快了碳酸锂的分解（1分）
（2）2232242Li O 4Mn O O 4LiMn O ++═（2分） 第4题（共10分）
41- 23N O
NO 2NO ()4Fe NO SO 2N （5分，每空1分） 42- 3NO 高温时顺磁性，低温时逆磁性，是因为2NO 为奇电子化合物，低温时
易聚合成24N O ，在24N O 分子中，成单电子配对，故呈逆磁性；在高温时，2NO 不易聚合，分子中有成单电子，故呈顺磁性（3分，结论1分，解释2分） 43- ()33N CH 三甲硅胺（2分） 第5题（共12分）
51- 4CuSO ()234Cu NH + ()32Cu NH +
CuI （共8分，各2分） 52- 103d ，d 轨道全充满 白色（或无色）（每空1分，共2分） 53- 244CuI Hg Cu HgI 2Cu ++═（2分） 第6题（共6分）
61- 2SiO （或22SiO H O x ⋅、44H SiO 、23H SiO 等）（2分） 62- NaOH 或HF （氢氟酸）（2分）
63- 22Mg 5SiO Si 2MgO ++═或224Mg SiO Mg Si 2MgO ++═（2分） 第7题（共12分）
71- （一半）四面体空隙中 立方ZnS （2分，各1分）
72- 3.15A o
（2分）
注解：LiZnAs 晶胞中的As 形成以体心为中心的四面体空隙，做下图：
该四面体空隙的高：11
33 5.94A 2.57A 44
h a =
=⨯=o o 因此，立方体的体对角线为：33
2.57A
3.86A 22l h ==⨯=o o
所以立方体的边长：A 2.23A 33
b ===o
o 故可得As As -质检的距离：As As 22 2.23A 3.15A l b -=
=⨯=o o
73- 沿着a 轴方向的投影：（2分）
74-
（1）1个4C 轴、4个v σ（或σ，或镜面）（2分）
（2）没有（2分）
注解：图2与图1所示的结构对称性相同，都具有1个4C 轴、4个v σ（或σ，或镜面）
（3）对称性较低的Fe As -结构单元有利于铁基材料超导性质，而对称
性较高的Fe As
-结构单元不利于铁基材料超导性质（2分）注解：如果将图2中的1号原子去掉，剩余的Fe As
-结构单元对称性包含：1个4C轴、4个垂直于4C轴的2C轴、4个dσ（或σ，或
镜面）
据题意可以得出，对称性较低的Fe As
-结构单元有利于铁基材料超导性质，而对称性较高的Fe As
-结构单元不利于铁基材料超导性质
第8题（共10分，每空1分）
第9题（共12分）
-亲核取代反应（2分）
91
-（2分）
92
-S构型（2分）
93
-（6分）
94
第10题（共10分）
101
-H的结构简式：（2分）
，二甲氧基苯乙腈（2分）
-34-
102
-（6分，每空2分）
103
注解：B、C、D、E、F、G的机构简式：。