2018年高中化学奥林匹克预赛(福建)试题、参考答案、评分标准

2018年中国化学奥林匹克福建省赛区预赛试题
（2018年4月22日8：30-11：30共计3小时）
题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1011 12 总分
满分值 10 1010 10 10101010101010 10 120 得分
评卷人
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第1题（10分）单晶硅是信息产业中重要的基础材料，其生产方法是用炭在高温下还原二氧化硅制得冶金级硅（含铁、铝、硼、磷等杂质），冶金级硅与氯化反应生成四氯化硅（反应温度450~500℃），四氯化硅经提纯后用氢气还原可得高纯硅，最后在单晶炉内拉制而成。

以下是实验室用冶金级硅制备四氯化硅的装置示意图。

相关信息如下：
（1）四氯化硅遇水极易水解；
（2）硼、铝、铁、磷在高温下均能与氯气直接反应生成相应的氯化物；
（3）有关物质的物理常数见下表：
物质 SiCl4 BCl3 AlCl3 FeCl3 PCl5
沸点/℃ 57.7 12.8 — 315 —
熔点/℃ -70.0 -107.2 ———
升华温度/℃ — — 180 300 162
1-1写出装置A 中发生反应的离子方程式。

1-1
1-2写出装置A 中仪器g 的名称及装置C 中的试剂名称。

1-3装置E 中h 瓶收集到的粗产物可通过精馏（类似多次蒸馏）得到高纯度四氯化硅，精馏后的残留物中，除铁元素外可能还含有什么杂质元素？（填写元素符号） 1-2
仪器g 的名称： C 中的试剂名称：
1-3（填写元素符号）
1-4为分析残留物中铁元素的含量，先将残留物预处理，使铁元素还原成Fe 2+，再用KMnO4标准溶液在酸性条件下进行氧化还原滴定，反应的离子方程式是： 5Fe 2++MnO 4-+8H +=5Fe 3++Mn 2++4H 2O
称取5.000g 残留物，经预处理后在容量瓶中配制成100mL 溶液，移取25.00mL 试样溶液，用1.000×10-2mol/L KMnO 4标准溶液滴定，达到滴定终点时，消耗标准溶液20.00mL 。

请计算残留物中铁元素的质量分数并指出判断达到滴定终点的现象。

（相对原子量：Fe 55.85） 1-4
滴定终点现象：
第2题（10分）硫酸铁铵2434242[aFe (SO )b(NH )SO cH O]⋅⋅是一种净水剂，广泛用于城镇生活饮用水、工业循环水的净化处理等，可用硫酸亚铁（含少量硝酸钙）和硫酸铵为原料，按如下工艺流程制取。

2-1硫酸亚铁溶液加H2SO4酸化的主要目的是什么?写出滤渣1主要成分的分子式。

主要目的：分子式：
2-2下列4种化合物中哪个最适合作为氧化剂A？写出该反应的离子方程式。

a.NaClO
b.H2O2
c.KMnO4
d.K2Cr2O7
A：离子方程式：
2-3写出操作B和C的名称
B：C：
2-4上述流程中，A氧化后、加热蒸发之前，需取少量氧化产物检验Fe2+是否已全部被氧化，写出检验所需试剂的名称，能否用酸性KMnO4溶液检验?请说明理由。

试剂名称： KMnO4检验问题：
2-5如何检验硫酸铁铵中的NH4+？
2-6称取14.00g所得样品，将其溶于水配制成100mL溶液，分成两等份，向其中一份中加入足量NaOH溶液，过滤洗涤得到2.14g沉淀；向另一份溶液中加入0.05mol Ba (NO3)2溶液，恰好完全反应，写出该硫酸铁铵的化学式。

第3题（10分）溴在自然界中和其他卤素一样，基本没有单质状态存在，它的化合物常常和氯的化合物混杂在一起，但是数量少得多，在一些矿泉水、盐湖水和海水中含有它的化合物存在。

3-1盐卤和海水是提取溴的主要来源，工业上制取Br 2，先将海水日照浓缩，调成酸性，通入某气体，将溴氧化，之后鼓入空气将溴吹出，用Na 2CO 3溶液吸收，最后加酸制得Br 2，写出各步化学反应方程式。

3-2已知-322(BrO /Br )=1.52V,(Br /Br ) 1.07V ϕϕΘΘ-=，计算标准状态下，最后一步酸化反应正向能够进行的最大pH 值.
3-3分别比较高氯酸与高溴酸的酸性和氧化性强弱。

酸性比较：
氧化性比较：
3-4卤素可形成互化物IBrCL 3-，请说明该离子的杂化方式、画出几何构型并标出孤对电子位置，比较中IBrCL 3-中∠ClICl 和∠ClIBr 的大小。

杂化方式：
几何构型：
∠ClICl 和∠ClIBr 的大小：
第4题（10分）碳是一种很常见的元素，它以多种形式广泛存在于自然界中。

4-1已知C 的电负性为2.5，O 的电负性为3.5，判断CO 分子的偶极矩大小，说明原因。

4-2乙烯（CH 2=CH 2）分子能存在，判断硅乙烯（SiH 2=SiH 2）是否稳定存在，说明原因。

4-3用计算说明，在0.2mol ·dm-3的Cu2+盐溶液中加入等浓度、等体积的Na2CO3溶液，将得到什么产物？ K sp [Cu(OH)2]=2.2×10-20 K sp [CuCO 3]=1.4×10-10 碳酸K a1=4.36×10-7
K a2=5.6×10-11
4-4碳酸盐A 、B 、C 的分解温度如下：（已知2CO p =100kPa ） MCO 3 A B C 分解温度/℃ 1172
1633
562
已知它们是Ca 、Cd 、Ba 的盐，鉴别出这些化合物，并叙述鉴别的理由。

A: B: C:
理由：
第5题（10分）水解是无机化合物的重要性质，回答下列问题： 5-1碳与硅为同族元素，SiCl 4和CCl 4结构相似，且根据： 422CCl (1)+2H O(1)=CO (g)+4HCl(g)
-1
rG -377kJ mol m Θ∆=⋅
422SiCl (1)+2H O(1)=SiO (s)+4HCl(g) -1
rG -282kJ mol m Θ∆=⋅
4CCl (1)的水解比4SiCl (1)的水解在热力学上趋势更大，然而，在实际上，4SiCl 能激烈水解，而4CCl 不发生水解，试阐明理由。

5-2判断NF 3、NCl 3是否可以发生水解，写出有关反应方程式，并说明水解机理。

5-3将BF 3通入Na 2CO 3溶液中，写出化学反应方程式。

5-4 Fe 3+水解性很强，且分步水解，水解过程会发生缩合生成双核离子，画出该双核离子的结构简图。

第6题（10分）氧的化合物在生活中用途广泛。

请回答下列问题：
6-1医药上常用H 2O 2（30%或3%）消毒灭菌，它与84消毒液组成与使用上有何不同？
6-2稀H 2O 2可使已变暗的古油画恢复原来的白色，写出化学反应方程式。

6-3画出O 2F 2结构简图，比较O 2F 2与H 2O 2中O-O 键长，说明原因。

6-4比较O3、O2、H2O2中O-O键能大小，说明原因。

6-5为了测量大气中SO2的含量，设计一个选用H2O2(aq)及NaOH(aq)作试剂的实验方法，简要写出实验步骤并列出计算大气中SO2含量（以质量分数表示）的计算公式。

（设NaOH浓度为0.00250mol·dm-3，O和S的相对原子质量分别为16.0和32.0）
第7题（10分）回答以下结构问题：
7-1应用18电子规则推测Fe6(CO)18分子的结构。

7-2画出B2(Cl)6的分子构型，指出B的杂化轨道类型，并判断分子所属的对称点群。

分子构型：杂化轨道类型：对称点群：
第8题（10分）为测定某火力发电厂上空中二氧化碳的含量，在一定压力、流速和温度下，将该区之空气通入100.0mL 0.02040mol/L Ba(OH)2溶液。

当溶液不再生成沉淀时，采用酚酞指示剂，0.03311 mol/L HCl溶液返滴定剩余的Ba(OH)2，达到终点时消耗25.45 mLHCl溶液。

总的空气取样量4.125 L，于当时控制条件下，CO2的密度是1.799mg/mL。

（CO2分子量44.01）8-1写出测定过程的有关反应的化学方程式。

8-2求该地区上空中每立方米空气中含多少毫升CO2？
8-3指出终点时指示剂的颜色变化。

第9题（10分）在较高温度下，C（石墨）+CO2(g)=2CO(g)的平衡常数，可用下面方法测量将足量SrO(s)，SrCO3(s)和C（石墨）放入抽空的石英球中，并加热到1123K；当达平衡时，三种固态物质上方气相压力为22.5kPa。

已知反应SrCO3(s)=SrO(s)+CO2(g)在该温度下的平衡常数是3.25*10-3。

今在1123K及110kPa时，使CO2(g)通过石墨并保持压力不变。

9-1石英球中，存在几个独立反应？
9-2计算反应C（石墨）+CO2(g)=2CO(g)的热力学平衡常数。

9-3总压为100kPa的气相中，CO(g)与CO2(g)的比例为多少？
9-4为促使SrCO3(s)的分解，可采取哪些措施？
第10题（10分）化合物H 的合成方法如下：
2Br hv
A −−→ 3322+RCO H RCO H Cl H O EtONa Na A hv Δ()H
B C D E F G H −−→−−−→−−−→−−−→−−−−→−−→−−−→等摩尔 10-1写出上述合成路线中各步反应产物A~H 的结构式（其中E~H 用虚线-楔线式表示立体结构）。

10-2指出环戊烷→B 、B →C 、F →G 分别属于什么反应类型。

A B C D E F G H 反应类型
环戊烷→B
B →
C F →G
第11题（10分）沙芬酰胺（化合物9）是2017年批准上市的一种治疗帕金森病的新药，文献报道的合成方法如下：
11-1请写出1，4，5，8，9所代表的化合物结构式（用虚线-楔线式表示立体结构）。

1 4 5 8 9 11-2化合物3还可分别以丙酸（10）和丙酮酸（12）为原料合成，请写出步骤A~D 所需的试剂及必要的反应条件。

A B C D 第12题（10分）碳正离子是许多有机反应过程中经历的一种活性中间体，但绝大多数碳正离子活性高无法分离获得。

研究人员利用腈成功地“捕获”了碳正离子，水解形成酰胺：
1水解形成2的反应过程如下：
21342H O H +
-−−→−−−→−−−→←−−
其中3是带正电荷的中间体，4不带电荷。

12-1写出3，4的结构简式。

12-2写出下列反应主要产物5~10的结构简式。

24
H SO 3815CH CN 8(C H NO)−−−→
2I (30mol%)
331719DMSO,80?C
CH +CH CN 9(C H NOS)−−−−→ H 316235OTs+CH CN 10(C H NO S)+
−−→
3 4 5 6 7 8 9 10
2018年中国化学奥林匹克福建省赛区预赛试题
答案及评分标准
第1题（10分）
1-1（2分）
1-2（2分）
1-3（3分）
第2题（10分）
2-2（2分）
2-3（1分）
2-4（2分）
2-5（1分）
2-6（1分）
第3题（10分）3-1（3分）
3-2（2分）
3-3（2分）
第4题（10分）4-1（1分）
4-2（2分）
4-3（3分）
第5题（10分）
5-1（2分）
5-2（4分）
5-3（2分）
未标出价态或者价态标错扣1分第6题（10分）
6-1（2分）
6-4（2分）
6-5（2分）
第7题（10分）
7-1（5分）
总的价电子： (1 7-2（5分）
第8题（10分）8-1（3分）
8-2（6分）
8-3（1分）
第9题（10分）9-1（2分）
9-2（3分）
9-3（3分）
9-4（2分）
第10题（10分）10-1 (7分)。

第11题（10分）
11-2 (4分)
第12题（10分）12-1（2分）
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