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第27届中国化学奥林匹克(初赛)试题及解答


第 27 届中国化学奥林匹克(初赛)试题及解答
第 1 题(12 分) 写出下列化学反应的方程式 1-1 加热时,三氧化二锰与一氧化碳反应产生四氧化三锰。 1-2 将 KCN 加入到过量的 CuSO4 水溶液中。 1-3 在碱性溶液中,Cr2O3 和 K3Fe(CN)6 反应。 1-4 在碱性条件下,Zn(CN)42?和甲醛反应。 1-5 Fe(OH)2 在常温无氧条件

下转化为 Fe3O4。 1-6 将 NaNO3 粉末小心加到熔融的 NaNH2 中,生成 NaN3(没有水生成) 。 1-1 1-2 1-3 1-4 1-5 1-6 3Mn2O3+CO=2Mn3O4+CO2 4CN?+2Cu2+=2CuCN+(CN)2 Cr2O3+6Fe(CN)63?+10OH? =2CrO42?+6Fe(CN)64?+5H2O Zn(CN)42?+4H2CO+4H2O=4 HOCH2CN+Zn(OH) 42?? 3Fe(OH)2=Fe3O4+H2+2H2O NaNO3+3NaNH2=NaN3+NH3+3NaOH 2分 2分 2分 2分 2分 2分

2-6 向 K2Cr2O7 和 NaCl 的混合物中加入浓硫酸制得化合物 X(154.9 g mol-1) 。X 为暗红色液体,沸 o 点 117 C,有强刺激性臭味,遇水冒白烟,遇硫燃烧。X 分子有两个相互垂直的镜面,两镜面的交 线为二重旋转轴。写出 X 的化学式并画出其结构式。 X 的化学式: CrO2Cl2 2分

X 的结构式:

1分

2-8 甲烷在汽车发动机中平稳、完全燃烧是保证汽车安全和高能效的关键。甲烷与空气按一定比例 混合,氧气的利用率为 85%,计算汽车尾气中 O2、CO2、H2O 和 N2 的体积比(空气中 O2 和 N2 体 积比按 21: 79 计;设尾气中 CO2 的体积为 1) 。 甲烷完全燃烧:CH4+2O2=CO2+2H2O 1 体积甲烷消耗 2 体积 O2 生成 1 体积 CO2 和 2 体积 H2O

1分

剩余 O2 的体积:2.35 – 2 = 0.35 1分 混合气中 N2 的体积:2.35? 79/21= 8.84 N2 不参与反应,仍保留在尾气中。 汽车尾气中,O2、CO2、H2O 和 N2 的体积比为 0.35:1:2:8.84。 1分 第 3 题(11 分)白色固体 A,熔点 182oC,摩尔质量 76.12 g mol?1,可代替氰化物用于提炼金的新工 艺。A 的合成方法有: (1)142oC 下加热硫氰酸铵; (2)CS2 与氨反应; (3)CaCN2 和(NH4)2S 水溶 液反应(放出氨气)。常温下,A 在水溶液中可发生异构化反应,部分转化成 B。酸性溶液中,A 在 氧化剂(如 Fe3+、H2O2 和 O2)存在下能溶解金,形成取 sp 杂化的 Au(I) 配合物。 3-1 画出 A 的结构式。 3-2 分别写出合成 A 的方法(2) 、 (3)中化学反应的方程式。 3-3 画出 B 的结构式。

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3-4 写出 A 在硫酸铁存在下溶解金的离子方程式。 3-5 A 和 Au(I)形成的配合物中配位原子是什么? 3-6 在提炼金时,A 可被氧化成 C:2A→C + 2e? ;C 能提高金的溶解速率。画出 C 的结构式。写 出 C 和 Au 反应的方程式。 3-1

2分 3-2 反应(2) : CS2 +3NH3→(H2N)2C=S + NH4HS 产物为(NH4)2S 得 0.5 分 1分

反应(3) : CaCN2 + (NH4)2S + 2H2O→(H2N)2C=S + Ca(OH)2 +2NH3 1 分 3-3

2分 3-4 3-5 配位原子为 S。 3-6 1分 1分

或 写成下二式不得分:

2分

和 C 和 Au 反应的方程式: S2C2(NH2)42+ + 2Au + 2SC(NH2) 2 → 2Au[SC(NH2)2]2+ 1分

第 4 题(7 分)人体中三分之二的阴离子是氯离子,主要存在于胃液和尿液中。可用汞量法测定体液 中的氯离子:以硝酸汞(II)为标准溶液,二苯卡巴腙为指示剂。滴定中 Hg2+与 Cl?生成电离度很小 的 HgCl2, 过量的 Hg2+与二苯卡巴腙生成紫色螯合物。 4-1 简述配制硝酸汞溶液时必须用硝酸酸化的理由。 抑制Hg2+水解。 1分 第 6 题(10 分)某同学从书上得知,一定浓度的 Fe2+、Cr(OH)4?、Ni2+ 、MnO42? 和 CuCl3? 的水溶

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液都呈绿色。于是,请老师配制了这些离子的溶液。老师要求该同学用蒸馏水、稀硫酸以及试管、 胶头滴管、白色点滴板等物品和尽可能少的步骤鉴别它们,从而了解这些离子溶液的颜色。请为该 同学设计一个鉴别方案,用离子方程式表述反应并说明发生的现象(若 A 与 B 混合,必须写清是将 A 滴加到 B 中还是将 B 滴加到 A 中) 。 答案: 第 1 步:在点滴板上分别滴几滴试样,分别滴加蒸馏水,颜色变蓝者为 CuCl3???1 分 CuCl3?+4H2O = Cu(H2O)42++3Cl?? 1分 第 2 步:另取其他 4 种溶液,滴加到点滴板上,分别滴加稀硫酸。生成绿色沉淀的是 Cr(OH)4??(随 酸量增加又溶解);溶液变紫红且生成棕色沉淀的是 MnO42-。 1 分+1 分 ? + Cr(OH)4 +H = Cr(OH)3+H2O 1分 + 3+ Cr(OH)3+3H = Cr +3H2O 3MnO42?+4H+ = 2MnO4?+MnO2+2H2O 1分 若第 1 步用稀 H2SO4,评分标准同上。 第3步:将Cr(OH)4? 分别滴加到 Fe2+ 和 Ni2+ 的试液中,都得到氢氧化物沉淀。颜色发生变化的是 Fe2+,不发生变化的是 Ni2+ 。 1分+1分 2+ ? Fe +2Cr(OH)4 =Fe(OH)2 +2Cr(OH)3 0.5分 4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3 0.5分 Ni2++2Cr(OH)4? =Ni(OH)2 +2Cr(OH)3 1分

第 7 题(5 分) 根据所列反应条件,画出 A、B、C、D 和 F 的结构简式。

每个结构简式 1 分,其他答案不得分。 第 8 题(10 分) 画出下列反应中合理的、带电荷中间体 1、3、5、7 和 8 以及产物 2、4、6、9 和 10 的结构简式。 8-1 8-2 8-3 8-4

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8-1

8-2

8-3

8-4

9-2 某同学进行如下实验时在碱性条件下得到了两个产物 D 和 E,产率分别为 74.3%和 25.7%。

(1)画出产物 D 和 E 的结构简式。 (2)指明此反应所属的具体反应类型。 (3)简述 D 产率较高的原因。 (4)简述反应体系加入二氧六环的原因。 (1)

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每结构简式 1 分,其他答案不得分。 (2) 芳香亲核取代反应

1 分, 只答取代反应给 0.5 分。

(3) 正丁胺中氮原子的亲核能力比水中氧原子的强,而二级芳香胺中氮原子的亲核能力比水中氧原子的 弱,因此使得 D 的产率高。 2 分 (4) 为了增加有机反应物在水中的溶解度。 1分 其他答案不得分。

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