第 28 届中国化学奥林匹克初赛试题及参考答案
第28届全国高中生化学奥林匹克竞赛(江苏赛区)初赛试题
26．写出N2H4与NO2作火箭推动剂的反应方程式：___________
27．用NaClO氧化NH3可以制备N2H4，写出方程式：___________
28．用碳酸二甲酯和一水合肼在70°C下可合成碳酰肼(CON4H6)。请画出碳酰肼的结构式：___________
13．pC类似于pH，是指极稀溶液中的溶质浓度的常用对数的负值。如某溶液中某溶质的浓度1×10-3mol·L-1，则该溶液中该溶质的pC=-lg(1×10-3)=3，如图为25°C时H2CO3，溶液的pC-pH图(若离子浓度小于10-5mol·L-1，可认为该离子不存在)。下列叙述正确的是
A．在同一溶液中，H2CO3、HCO 、CO 可以大量共存
29．请写出制备磷酸铁锂的化学方程式：___________
30．请写出磷酸铁锂电池充电、放电时的总反应方程式：___________
31．现有10g磷酸二氢锂，全部用于制备磷酸铁锂作为正极材料，则制成的磷酸铁锂电池理论上最多有多大的电池容量(即最大可放出多少电量)？答：___________(mAh)。(注：1摩尔电子所带的电量约为96500库仑，3.6库仑=1mAh。)
六、原理综合题
磷酸铁锂电池是指用磷酸铁锂(LiFePO4)作为正极材料的锂离子电池，属于一种新型锂离子二次电池，主要用作动力电池，具有安全性高、寿命长、容量大、高温性能好、无记忆效应和无污染等特点。磷酸铁锂可以由磷酸二氢锂、三氧化二铁和过量炭粉通过高温固相反应制备，反应中产生还产生H2O和CO。LiFePO4电池的工作原理是：电池充电时，正极(橄榄石结构的LiFePO4)部分转化为磷酸铁(设摩尔转化率为x)，放出的锂离子(Li+)通过聚合物隔膜向负极(石墨)迁移，还原并嵌入石墨形成复合材料C6Lix；电池放电时，锂离子又从负极中脱出来，穿过隔膜回到正极材料中。(注：锂离子电池就是因锂离子在充放电时来回迁移而命名的，所以锂离子电池又称“摇椅电池”)
第28届全国高中生化学竞赛初赛模拟试题
第2８届全国高中生化学竞赛（省级赛区）模拟试题考试时间3小时，迟到超过3０分钟不能进考场。
开始考试３０分钟内不能离开考场。
本试题由题卷和答题卷组成，用黑色签字笔或黑色圆珠笔答题.在答卷题序号设定的方框内答 题，答在其它地方无效。
1—1 以“Ｏ２”为基础通过得失电子可以形成多种重要的含氧化合物，如Na ２O ２、BaO ２、ＫO 2、O 2+ＰtF 6－。
试写出O 2、O 22—、Ｏ2-、Ｏ2＋的键级,并比较其稳定性.（2分） 1-2 用BK 249轰击Ca 48靶产生了117号元素(Ｘ)的两种同位素。
已知X 的一种同位素经过６次α衰变转化为元素R 270，X 的另一种同位素经过3次α衰变转化为元素T 281。
1－2-1 试推断R 、T 分别是多少号元素,写出其同位素的符号（用元素周期表给定的元素符号表示,左下标核电荷数,左上标质量数)。
(2分）１-2—２ 写出合成11７号元素的核反应方程式。
（1分）1—2-3 写出X 的两种同位原子发生α衰变分别变为元素Ｒ、T 的核反应方程式（用元素周期表中 给定的元素符号表示，左下标核电荷数，左上标质量数）。
(2分）1—3 用Ａg ＋的标准溶液滴定K Ｃl 和K ＳCN 的中性溶液，测定其导电性得到电位滴定曲线，其拐点依次位于M 、Ｎ、P 。
1—３—１ 请分别写出达到M 、Ｎ、P 处滴定终点的离子反应方程式（３分）；1－3-2 在Ｎ处的物质是无支链的线型聚合物，请至少画出三个单元表示其结构（2分).1—4 硝酸工业的尾气中主要含有氮氧化物ＮO x ，对环境十分有害。
为除去ＮO x 通常可采用碱液吸收法及催化还原法。
１—4—1 碱液吸收法通常是用N ａＯＨ溶液将尾气吸收，使其转化为有用的化工原料,写出反应方程式.(2分）1-4－2 催化还原法通常是用C Ｏ、NH 3、CH 4等气体在催化作用下将尾气中的N Ｏx 还原成无毒害的气体再排放。
写出有关反应方程式。
（３分) 第2题(15分)2-1NCo BrCl N（ 代表α -氨基乙酸根)2－1—１ 写出该配离子的名称。
第 28 届中国化学奥林匹克初赛试题及参考答案
第28届中国化学奥林匹克初赛试题及参考答案第1题（6分)合成氨原料气由天然气在高温下与水和空气反应而得。
涉及的主要反应如下：（1）CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g)（2）2CH4(g)+O2(g)2CO(g)+4H2(g)（3）CO(g)+H2O(g)H2(g)+CO2(g)假设反应产生的CO全部转化为CO2，CO2被碱液完全吸收吸收，剩余的H2O通过冷凝干燥除去。
进入合成氨反应塔的原料气为纯净的N2和H2。
1-1为使原料气中N2和H2的体积比为1:3，推出起始气体中CH4和空气的比例。
设空气中O2和N2的体积比为1:4.所有气体均按理想气体处理。
1-2计算反应（2）的反应热。
已知：（4）C(s)+2H2(g)CH4(g) ΔH4=-74.8kJ·mol-1（5）C(s)+1/2O2(g)CO(g) ΔH5=-110.5kJ·mol-1第2题（5分)连二亚硫酸钠是一种常用的还原剂。
硫同位素交换和顺磁共振实验证实，其水溶液中存在亚磺酰自由基负离子。
2-1写出该自由基负离子的结构简式，根据VSEPR理论推测其形状。
2-2连二亚硫酸钠与CF3Br反应得到三氟甲烷亚硫酸钠。
文献报道，反应过程主要包括自由基的产生、转移和湮灭（生成产物）三步，写出三氟甲烷亚磺酸根形成的反应机理。
第3题（6分) 2013年，科学家通过计算预测了高压下固态氮的一种新结构：N8分子晶体。
其中，N8分子呈首位不分的链状结构；按价键理论，氮原子有4种成键方式；除端位以外，其他氮原子采用3种不同类型的杂化轨道。
3-1画出N8分子的Lewis结构并标出形式电荷。
写出段位之外的N原子的杂化轨道类型。
3-2画出N8分子的构型异构体。
第4题（5分)2014年6月18日，发明开夫拉（Kevlar）的波兰裔美国化学家Stephanie Kwolek谢世，享年90岁。
开夫拉的强度比钢丝高5倍，用于制防弹衣，也用于制从飞机、装甲车、帆船到手机的多种部件。
第28届全国高中学生化学竞赛试题
第28届全国高中学生化学竞赛试题第28届全国高中学生化学竞赛试题28届化学竞赛篇一：第28届全国高中学生化学竞赛一.完成下列化学方程式，（12分）（1）橘红色晶体粉末加热分解，冒出大量气体，并伴有火山爆发的现象。
（2）黄血盐加热形成FeC2及一种剧毒物质。
（3）三硫化二砷溶于氢氧化钠溶液形成两种盐。
（4）二氧化锰与过氧化钠共熔形成锰盐。
（5）用叠氮化钠制取光谱纯的氮气。
（6）硝酸亚汞溶液通入硫化氢气体产生黑色沉淀。
二．回答下列问题。
（23分）（1）三氧化硫在一定条件下可以形成一种聚分子。
该分子仅含有一个三次旋转轴，以及三个相交交线为三次旋转轴的对称面。
请画出该分子的结构。
（2）均苯三甲酸在固态时为片状晶体，其层间通过分子间作用力连接。
请画出连接的一个结构基元，并指出连接的分子间作用力为何种作用力。
（3）为在酸性条件下砷酸能够氧化氢碘酸，而在碱性条件下该反应逆向发生，做出合理解释。
（4）气态三氯化铝和三氯化金均形成二聚体。
画出二聚体的结构式，并指出杂化类型。
（5）用水煤气（CO,H2)在823k，常压下还原金属氧化物MO时，会发生如下反应。
MO+CO=可逆=M+CO2 kp=480MO+H2=可逆=M+H2O kp=67生成的混合气体中，测得其中水含量1.1235 g，二氧化碳含量1.6635g计算生成的混合气体中，H2和CO的分压，以及还原得到的M的物质的量。
（6）邻硝基苯胺可与三氯化铬在强碱条件下形成若干种单核电中性配位化合物。
画出该配合物可能的异构体。
配体用表示。
三．肼的衍生物A在有机合成中是一个不常用的自由基引发剂。
它的可以由一种偶极矩很小的分子B用Cu还原而成。
B含氮量为19.73%。
A与还原剂苯硫酚反应可生成一种化合物C，C含氮量26.42%。
C与KF反应形成一比一加合物，加合物再分解得到了一种不常见的.分子D，D有顺式反式两种结构。
下面给出一些D的数据。
注意，异构化反应熵变（1）写出A,B,C,D的化学式。
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第28届中国化学奥林匹克初赛试题及参考答案第1题（6分)合成氨原料气由天然气在高温下与水和空气反应而得。
涉及的主要反应如下：（1）CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g)（2）2CH4(g)+O2(g)2CO(g)+4H2(g)（3）CO(g)+H2O(g)H2(g)+CO2(g)假设反应产生的CO全部转化为CO2，CO2被碱液完全吸收吸收，剩余的H2O通过冷凝干燥除去。
进入合成氨反应塔的原料气为纯净的N2和H2。
1-1为使原料气中N2和H2的体积比为1:3，推出起始气体中CH4和空气的比例。
设空气中O2和N2的体积比为1:4.所有气体均按理想气体处理。
1-2计算反应（2）的反应热。
已知：（4）C(s)+2H2(g)CH4(g) ΔH4=·mol-1（5）C(s)+1/2O2(g)CO(g) ΔH5=·mol-1第2题（5分)连二亚硫酸钠是一种常用的还原剂。
硫同位素交换和顺磁共振实验证实，其水溶液中存在亚磺酰自由基负离子。
2-1写出该自由基负离子的结构简式，根据VSEPR理论推测其形状。
2-2连二亚硫酸钠与CF3Br反应得到三氟甲烷亚硫酸钠。
文献报道，反应过程主要包括自由基的产生、转移和湮灭（生成产物）三步，写出三氟甲烷亚磺酸根形成的反应机理。
第3题（6分) 2013年，科学家通过计算预测了高压下固态氮的一种新结构：N8分子晶体。
其中，N8分子呈首位不分的链状结构；按价键理论，氮原子有4种成键方式；除端位以外，其他氮原子采用3种不同类型的杂化轨道。
3-1画出N8分子的Lewis结构并标出形式电荷。
写出段位之外的N原子的杂化轨道类型。
3-2画出N8分子的构型异构体。
第4题（5分)2014年6月18日，发明开夫拉（Kevlar）的波兰裔美国化学家Stephanie Kwolek谢世，享年90岁。
开夫拉的强度比钢丝高5倍，用于制防弹衣，也用于制从飞机、装甲车、帆船到手机的多种部件。
开夫拉可由对苯二胺和对苯二甲酸缩合而成。
4-1写出用结构简式表达的生成链状高分子的反应式。
4-2写出开夫拉高分子链间存在的3种主要分子间作用力。
第5题（7分)环戊二烯钠与氯化亚铁在四氢呋喃中反应，或环戊二烯与氯化亚铁在三乙胺存在下反应，可制得稳定的双环戊二烯基合铁（二茂铁）。
以上形成的晶体属于单斜晶系，晶胞参数a=，b=，c=，β=°。
密度·cm-3。
5-1写出上述制备二茂铁的两种反应的方程式。
5-2通常认为，二茂铁分子中铁原子额配位数为6，如何算得的?5-3二茂铁晶体属于哪种晶体类型？5-4计算二茂铁晶体的1个正当晶胞中的分子数。
第6题（16分)肌红蛋白（Mb ）是由肽链和血红素辅基组成的可结合氧的蛋白，广泛存在于肌肉中。
肌红蛋白与氧气的结合度(α)与氧分压P （O 2）密切相关，存在如下平衡：Mb(aq)+O 2(g) MbO 2(aq) (a)其中，k A 和k D 分别是正向和逆向反应的速率常数。
37℃，反应达平衡时测得的一组实验数据如右图所示。
6-1计算37℃下反应(a)的平衡常数K 。
6-2导出平衡时结合度(α)随氧分压变化的表达式。
若空气中氧分压为，计算人正常呼吸时Mb 与氧气的最大结合度。
6-3研究发现，正向反应速率v 正=k A (Mb)P (O 2)；逆向反应速率v 逆=k D (MbO 2)。
已知k D =60s -1，计算速率常数k A 。
当保持氧分压为，计算结合度达50%所需时间。
（提示：对于v 逆=k D (MbO 2)，MbO 2分解50%所需时间为t = k D ）6-4 Mb 含有一个Fe(Ⅱ)，呈顺磁性，与O 2结合后形成的MbO 2是抗磁性的。
MbO 2中的铁周围的配位场可近似为八面体场。
6-4-1这一过程中Fe(Ⅱ)的价态是否发生改变？简述原因。
6-4-2写出MbO 2中铁离子在八面体场中的价电子排布。
6-4-3结合O 2前后铁离子的半径是不变、变大还是变小？简述原因。
6-4-4 O 2分子呈顺磁性，它与Mb 结合后，价电子排布是否发生变化？简述原因。
第7题（12分) 在、CuS 与惰性杂质的混合样品中加入的酸性溶液，加热，硫全部转化为SO 42-，滤去不溶性杂质。
收集滤液至250mL 容量瓶中，定容。
取溶液，用 mol·L -1FeSO 4溶液滴定。
消耗。
在滴定所得溶液中滴加氨水至出现沉淀，然后加入适量NH 4HF 2溶液（掩蔽Fe 3+和Mn 2+），至沉淀溶解后，加入约1gKI 固体，轻摇使之溶解并反应。
用 mol·L -1Na 2S 2O 3溶液滴定，消耗。
写出硫化物溶于酸性高锰酸钾溶液的方程式，计算混合样品中Cu 2S 和CuS 的含量。
第8题（14分) 不同条件下，HgBr 2溶液（必要时加HgO ）与氨反应可得到不同产物。
向HgBr 2溶液中加入氨性缓冲溶液，得到二氨合溴化汞A 。
向浓度适中的HgBr 2溶液中加入氨水，得到白色沉淀B ，B 的化学式中汞离子、氨基和Br －的比例为1:1:1。
将含NH 4Br 的HgBr 2浓溶液与HgO 混合，得到化合物C ，C 中汞离子、氨基和Br －的比例为2:1:2。
HgBr 2的浓溶液在搅拌下加入稀氨水，得到浅k A k D黄色沉淀D，D是一水合溴氮化汞。
从A到D的结构中，Hg(Ⅱ)与N的结合随N上所连氢原子的数目而变化，N均成4个键，N-Hg-N键角为180°。
A中，Br－作简单立方堆积，两个立方体共用的面中心存在一个Hg(Ⅱ)，NH3位于立方体的体心。
B中，Hg(Ⅱ)与氨基形成一维链。
C中存在Hg(Ⅱ)与氨基形成的按六边形扩展的二维结构，Br－位于六边形中心。
D中，(Hg2N)+形成具有类似SiO2的三维结构。
8-1写出C和D的方程式。
8-2画出A的结构示意图(NH3以N表示)。
8-3画出B中Hg(Ⅱ)与氨基(以N表示)形成的一维链式结构示意图。
8-4画出C中二维层的结构示意图，写出其组成式。
层间还存在哪些物种？给出其比例。
8-5画出D中(Hg2N)+的三维结构示意图(示出Hg与N的连接方式即可)。
8-6令人惊奇的是，组成为HgNH2F的化合物并非与HgNH2X(X=Cl，Br，I)同构，而是与D相似，存在三维结构的(Hg2N)+。
写出表达HgNH2F结构特点的结构简式。
第9题（7分)9-1在方框中按稳定性顺序分别画出由氯甲基苯、对甲氧基甲基苯以及对硝基甲基苯生成的稳定阳离子的结构简式。
9-2间硝基溴苯、2,4-二硝基溴苯、对硝基溴苯以及2,4,6-三硝基溴苯在特定条件下均能与HO－反应，在方框中按其反应活性顺序分别画出对应化合物的结构简式。
第10题（12分)在有机反应中，反式邻二醇是一类重要原料，可以通过烯烃的氧化反应制备。
下式给出了合成反式邻二醇的一种路线：第一步反应：第二步反应：画出上述反应的4个关键中间体A、B、C和D的结构简式。
如在第一步反应过程中，当碘完全消耗后，立即加入适量的水，反应的主要产物则为顺式邻二醇。
画出生成顺式邻二醇的两个主要中间体E和F的结构简式。
第11题（10分)异靛蓝及其衍生物是一类具有生理活性的染料，目前在有机半导体材料中有重要的应用。
其合成路线如下：画出第一步反应的关键中间体G(电中性)的结构简式和说明此反应的类型（将这2个答案写在“生成I和J的反应过程”的框中）。
但在合成非对称的异靛蓝衍生物时，却得到3个化合物：画出产物H、I及J的结构简式，并画出生成I和J的反应过程。
第1题：1-1 7:101-2 mol第2题：2-1 V 型2-2第3题：3-1sp sp3sp2sp2sp3sp3-2 和第4题：4-14-2 氢键、取向力、诱导力第5题：5-1 2C5H5Na + FeCl2Fe(C5H5)2 + 2NaCl2C5H6 + FeCl2 + Net3Fe(C5H5)2 + 2NHEt3Cl5-2 每个环戊二烯负离子Π65成键，共提供亚铁离子6对电子，所以2个配体共6配位。
5-3 分子晶体5-4 2 个第6题：6-1 K=(kPa-1 )，取另一点K=(kPa-1)6-2 K=α2P(O2)(1-α) α=P(O2)·K1+P(O2)·KP(O2) = 200kPa 时，α=%6-3 平衡时有K A(Mb)P(O2) = K D(MbO2)K A= K D (MbO2)(Mb) = 114(S-1·kPa-1 )t= 错误!= 错误!=×103 (S-1 )6-4-1 没有，若Fe(Ⅱ)被氧化为Fe(Ⅲ),外层5个电子，必然为顺磁性。
而Fe(Ⅱ)八面体强场恰为抗磁性。
6-4-26-4-3 减小，电子占用轨道数下降6-4-4 是，O2分子轨道上两个单电子结合成对时Mb进行配位。
第7题：Cu2S + 2MnO4－+ 8H+ 2Cu2+ + 2Mn2+ + SO42- + 4H2O5CuS + 8MnO4－+ 24H+ 2Cu2+ + 8Mn2+ + SO42- + 12H2OCuS%= % Cu2S% =%第8题：8-1 HgBr2 + 2HgO + 2NH4Br 2Hg2NHBr2 + 3H2O2HgBr2 + 4NH3 + H2O Hg2NBr + 3NH4Br8-28-38-4层间还存在HgBr2（Hg2+和Br－），Hg2NHBr2︰HgBr2 = 1:18-58-6 [Hg2N][NH4]F2第9题：9-19-2第10题：第11题：缩合反应先缩合再缩合生成和，再分别缩合，之后甲基化，过程略。