2015全国高中学生化学竞赛(江苏省赛区)选拔赛试题及答案

2015年“扬子石化杯”

第29届中国化学奥林匹克竞赛（江苏赛区）夏令营选拔赛试题

注意事项

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.

气体常数R A mol-1

第1题（10分）水是由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：

1-1 氧原子的最外层电子排布为；H2O的几何构型为，其中氧原子的杂化轨道为；H2O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。1-2 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SnCl2与K2C2O4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：

2-1 称取0.1300 g KHC2O4·H2C2O4·2H2O于锥形瓶中，加50 mL蒸馏水，25 mL 2 mol·L－1 H2SO4，加热至75～85℃，用KMnO4滴定至终点，消耗20.18 mL，则c(KMnO4)= mol·L－1。

2-2 称取0.1500 g配合物样品于锥形瓶中加50 mL蒸馏水，25 mL 2 mol·L－1 H2SO4。加热至75～85℃，用上述KMnO4溶液滴定至终点，用去20.79 mL。

（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 g·mol －

1。 计算过程：

（3）该配合物中每个分子中含有 个结晶水。

2-3 溶解度和溶度积均可以表示物质溶解性的大小。已知：36

(CuS) 6.010

sp K -=⨯，H 2S 的1p 7.24a K =，

2p 14.92a K =，请计算CuS 在纯水中的溶解度。

（1）若不考虑S 2－

的水解，CuS 在纯水中的溶解度为 mol·L －

1。 计算过程：

（2）若考虑S 2－

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（MnO 2）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。 3-1 在实验室用H 2O 2制备O 2时，常用MnO 2作 剂，在用浓盐酸制备Cl 2时，用MnO 2作 剂；

3-2 锰元素电势图为：（酸性溶液ο

A E /V ）

据图可知， 和 两种离子在水溶液中不稳定，会发生 反应；

3-3 锰酸锂（LiMn 2O 4）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、安全性能高等优点。工业上利用Li 2CO 3和MnO 2来制备LiMn 2O 4。

（1）先将Li 2CO 3和MnO 2混合均匀后加热，升温到515℃，开始有CO 2生成，同时生成固体A ，该温度比Li 2CO 3的分解温度（723℃）低很多，原因是 ；

（2）升温到566℃时，开始有O 2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式：

。

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，是组成氨基酸的基本元素之一。

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NH3在一定温度下经催化还原为无毒的气体Ｅ。

4-1 写出下列物质的化学式：

A B C D E

4-2 气体B的磁性强烈受温度的影响，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。

4-3 在三甲胺N(CH3)3和三甲硅胺N(SiH3)3中，三角锥形的分子是，含有d-pπ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在隔绝空气条件下与金属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，室温下若三小时内试纸变色，则表明室内汞超标。

5-1 请写出以下各物质的化学式：

A B C D

5-2 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；

5-3 用D试纸检验汞蒸气时，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的产物为硅球外包覆一层厚度可调控的多孔层，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高温碳化获得。步骤3通过除去SiO2得到蛋黄-蛋壳型碳包硅。请回答下列问题：

6-1 上述过程中，正硅酸四乙酯（TEOS）的水解产物是；

6-2 步骤3中除去SiO2可以选用的试剂为；

6-3 采用高温下的镁热还原法可以将步骤2中的SiO2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》杂志对此评论称：“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。”请解释如下有关铁基超导材料的