相对原子质量.PDF

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1、 第 32届中国化学奥林匹克 (初赛 )试题 Chemy估分答案（初稿） 第 32届中国化学奥林匹克 (初赛 )试题 Chemy 估分答案（初稿） （ 2018 年 9月 2 日 9:00 12:00） 题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 总分 满分 8 8 12 12 10 10 10 11 9 10 100 得分 评卷人 竞赛 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。时间到，把试卷（背面朝上）放在桌面上，立即起立撤离考场。 试卷装订成册，不得拆散。所有解答必须写在指定的方框内，不得用铅笔填写。草稿纸在最后一页。不得持有任何其他纸张。 姓名、

2、报名号和所属学校必须写在首页左侧指定位置，写在其他地方者按废卷论处。 允许使用非编程计算器以及直尺等文具。 H 1.008 相对原子质量 He 4.003 Li 6.941 Be 9.012 B 10.81 C 12.01 N 14.01 O 16.00 F 19.00 Ne 20.18 Na 22.99 Mg 24.31 Al 26.98 Si 28.09 P 30.97 S 32.07 Cl 35.45 Ar 39.95 K 39.10 Ca 40.08 Sc 44.96 Ti 47.88 V 50.94 Cr 52.00 Mn 54.94 Fe 55.85 Co 58.93 Ni 58.

3、69 Cu 63.55 Zn 65.41 Ga 69.72 Ge 72.61 As 74.92 Se 78.96 Br 79.90 Kr 83.80 Rb 85.47 Sr 87.62 Y 88.91 Zr 91.22 Nb 92.91 Mo 95.94 Tc 98 Ru 101.1 Rh 102.9 Pd 106.4 Ag 107.9 Cd 112.4 In 114.8 Sn 118.7 Sb 121.8 Te 127.6 I 126.9 Xe 131.3 Cs 132.9 Ba 137.3 LaLu Hf 178.5 Ta 180.9 W 183.8 Re 186.2 Os 190.2 I

4、r 192.2 Pt 195.1 Au 197.0 Hg 200.6 Tl 204.4 Pb 207.2 Bi 209.0 Po 210 At 210 Rn 222 Fr 223 Ra 226 AcLa Rf Db Sg Bh Hs Mt Ds Rg Cn Uut Uuq Uup Uuh Uus Uuo La Ce Pr Nd Pm Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb Lu Ac Th Pa U Np Pu Am Cm Bk Cf Es Fm Md No Lr 第 1 题（ 8分）根据所给条件按照要求书写化学反应方程式（要求系数为最简整数比）。 1-1 氮化硅可用作 LED的

5、基质材料，它可通过等离子体法由 SiH4与氨气反应制得。 3SiH4+4NH3=Si3N4+12H2 1-2 将擦亮的铜片投入装有足量浓硫酸的大试管中，微热片刻，有固体析出但无气体产生，固体为 Cu2S和另一种白色物质的混合物。 5Cu+4H2SO4=Cu2S+3CuSO4+4H2O 1-3 在 50水溶液中 ， 单质碲与过量 NaBH4 反应制备碲氢化钠 ， 反应过程中析出硼砂Na2B4O5(OH)48H2O。 2Te+4NaBH4+17H2O=2NaHTe+14H2+ Na2B4O5(OH)48H2O 1-4 天然气的无机成因说十分诱人。据称，地幔主成分之一橄榄石与水和二氧化碳反应，可生成

6、甲烷。橄榄石 Mg2SiO4和 Fe2SiO4表示，反应后变为蛇纹石 Mg3Si2O5(OH)4和磁铁矿。 18Mg2SiO4+6Fe2SiO4+26H2O+CO2=12Mg3Si2O5(OH)4+4Fe3O4+CH4 第 2 题（ 8分） 2-1 195 K， 三氧化二磷在二氯甲烷中与 臭氧 反应得到 P4O18。 画出 P4O18分子的 结 构示意图 。 第 32届中国化学奥林匹克 (初赛 )试题 Chemy估分答案（初稿） 2-2 CH2SF4 是一种极性溶剂 ， 其分 子 几何构型符合价层电子对 互 斥 (VSEPR)模型 。 画出CH2SF4的分子结构示意图 (体现合理的成键及角度关

7、系 )。 2-3 2018年足球世界杯比赛用球使用了生物基三元乙 丙橡 胶 (EPDM)产品 Keltan Eco. EPDM属三元共聚物 ， 由 乙烯 、丙烯及第三单体经 溶液 共聚而成 。 2-3-1 EPDM具有优良的耐紫外光、 耐 臭氧、 耐 腐蚀等性能。写出下列分子中不可用于制备 EPDM的第三单体 (可能多 选，答 案中含错误 选项 不得分 )。 CE 2-3-2 合成高分子主要分为 塑料 、 纤维 和 橡胶 三大类 ,下列高分子中 与 EPDM同为橡胶的是 ： F 聚乙烯 G 聚丙烯腈 H 反式聚异戊二烯 I 聚异丁烯 H 第 3 题 （ 12 分） 为纪念门捷列夫发现元素周期律

8、 150 周年，国际纯粹和应用化学联合会将 2019年设为“ 国际化学元素周期表年 ” 。门捷列夫预言了多种当时未知的元素， A即为其中之一。 将含元素 A的硫化物矿在 N2气氛中 800处理 ， 分解产物中有 A的硫化物 B； 随后升温至 825并向体系中通入氨气 ， 得到红色化合物 C， C溶于发烟硝酸得白色沉淀 D。 经过滤洗涤 ， D在 600与 COCl2反应 ， 产物冷却后得液体 E， E遇水生成 D， 在 E的 6 molL-1盐酸溶液中通入 H2S得沉淀 B； 将 D溶于 NaOH溶液， 用硝酸调 H+浓度至约为 0.3 molL-1， 加入钼酸铵溶液，常温下反应产生橙黄色沉淀

9、 F， F 与十二钼磷酸结构等同 ； 将 D 加入H3PO2 和 H3PO3 的混合溶液可得黄绿色的亚磷酸盐沉淀 G， G 在碱性溶液中转化为黄色沉淀 H， H放置时脱水变为 I， I也可由 D和 A的单质在高温下反应产生， D变为 I失重 15.3%。 3-1 写出 A I的化学式。 A B C D E F G H I Ge GeS2 GeS GeO2 GeCl4 (NH4)2GeMo12O40 GeHPO3 Ge(OH)2 GeO 3-2 写出 B与氨气反应生成 C的反应方程式。 3GeS2+2NH3=3GeS+N2+3H2O 3-3 写出 D在 H3PO2和 H3PO3中生成 G的反应方

10、程式。 GeO2+H3PO2=GeHPO3+H2O 第 32届中国化学奥林匹克 (初赛 )试题 Chemy估分答案（初稿） 第 4 题（ 12 分） 4-1 利用双离子交换膜电解法可以从含硝酸铵的工业废水里生产硝酸和氨。 4-1-1 阳极室得到的是哪种物质？写出阳极半反应方程式。 HNO3 4NO3-+2H2O-4e-=O2+4HNO3 4-1-2 阴极室 得到的 是 哪 种物质？写出阴极半反应及获得的相应物质的方程式。 NH3 2NH4+2e-=2NH3+H2 NH4NO3=NH3+HNO3 2H2O=H2+O2 4-2 电解 乙酸钠水溶液，在阳极收集到 X和 Y的混合气体。气体通过新制的澄

11、清石灰水，X被完全吸收，得到白色沉淀，纯净的气体 Y冷却到 90.23 K，析出无色晶体， X-射线 衍射 表明 ， 该晶体属于立方晶系 ， 体心立方点阵 ， 晶胞 参数 a = 530.4 pm， Z = 2， 密度 = 0.669 gcm-。继续冷却，晶体转化为单斜晶系， a = 422.6 pm， b = 562.3 pm， c = 584.5 pm， = 90.41。 4-2-1 写出 X的化学方程式；写出 X和石灰水的反应的方程式。 CO2 CO2+Ca(OH)2=CaCO3+H2O 4-2-2 通过计算 推出 Y的化学式 (Y分子中存在三次旋转轴 )。 Mr=30g/mol C2H

12、6 4-2-3 写出电解乙酸钠水溶液时阳极半反应的方程式。 2CH3COO-2e-=C2H6+2CO2 4-2-4 写出单斜晶系的晶胞中 Y分子的数目。 2 4-2-5 降温过程中晶体转化为对称性较低的单斜晶体，简述原因。 低温下分子运动受限，导致分子受力出现各向异性。 第 5 题（ 10 分） 元素同位素的类型及其天然丰度不仅决定原子量的数值，也是矿物年龄分析、反应机理研究等的重要依据。 5-1 己知 Cl有两种同位素 35Cl和 37Cl，二者丰度比为 0.75 : 0.25； Rb有 85Rb和 87Rb， 二者丰度比为 0.72 : 0.28。 5-1-1 写出气态中同位素组成不同的

13、RbCl分子。 5-1-2 这些分子有几种质量数？写出质量数，并给出其比例。 85Rb35Cl 87Rb35Cl 85Rb37Cl 87Rb37Cl 120 122 122 124 0.54 0.21 0.18 0.07 故有 3种，比例为 0.54： 0.39： 0.07 5-2 年代测定是地质学的一项重要工作。 Lu-Hf 法是上世纪 80年代随着等离子发射光谱、质谱等技术发展而建立的一种新断代法。 Lu有两种天然同位素 ： 176Lu和 177Lu； Hf有六种天然同位素 ： 176Hf， 177Hf， 178Hf， 179Hf， 180Hf和 181Hf。 176Lu发生 衰变生成 1

14、76Hf， 半衰期为 3.716 1010年。 177Hf为稳定同位素且无放射性来源。地质工作者获得一块岩石样品，从该样品的不同部位取得多个样本进行分析。其中的两组有效数据如下 ： 样本 1，176Hf与 177Hf的比值为 0.28630(原子比，记为 176Hf/177Hf)， 177Lu/177Hf为 0.42850； 样本2， 176Hf/177Hf为 0.28239， 177Lu/177Hf为 0.01470。 （ 一级反应，物种含量 c 随时间 t 变化的关系式 ： c = c0e-kt或 ln c/c0 = -kt， 其中 c0为起始第 32届中国化学奥林匹克 (初赛 )试题 C

15、hemy估分答案（初稿） 含量 ） 5-2-1 写出 176Lu发生 衰变的核反应方程式 (标出核电荷数和质量数 )。 17671Lu=17672Hf+0-1e 5-2-2 计算 176Lu衰变反应速率常数 k。 k=ln2/t1/2=1.865 10-11y-1 5-2-3 计算该岩石的年龄。 5-2-4 计算该岩石生成时 176Hf/177Hf的比值。 本题有误， 177Lu应为 176Lu 设原始 176Hf/177Hf=c0，则： 0.28630=c0+0.42850(ekt-1) 0.28239=c0+0.01470(ekt-1) 解得： c0=0.28225 t=5.043 108

16、y 第 6 题（ 10 分） 将 0.0167 mol I2和 0.0167 mo1 H2置于预先抽真空的特制 1 L密闭容器中，加热到 1500 K，体系达平衡， 总 压强为 4.56 bar(1 bar = 100 kPa)。体系中存在如下反应关系 ： (1) I2(g) 2I(g) Kp1 = 2.00 (2) I2(g) + H2(g) 2HI(g) Kp2 (3) HI(g) I(g) + H(g) Kp3 = 8.0 10-6 (4) H2(g) 2H(g) Kp4 6-1 计算 1500 K体系中 I2(g)和 H2(g)未分解时的分压。（ R = 8.314 Jmo1-1 K-

17、1) 假设两者都未分解，则此时体系的总压为 p0=nRT/V=4.16(5) bar 故 x1=y1=2.08bar 6-2 计算 1500 K平衡体系中除 H(g)之外所有物种的分压。 由 x1+x2+y1+z=4.56bar,而 I2不分解时总压为 4.16bar，故 x2=2 (4.56-4.16)bar=0.80bar 由 (x2)2/x1=2.00，解得 x1=0.32bar 由碘的物料守恒，有 z=4.16-2 0.32-0.80bar=2.72bar 由氢的物料守恒，有 y1=(4.16-2.72)/2=0.72bar 6-3 计算 Kp2。 Kp2=z2/x1y1=32(.1)

18、 6-4 计算 Kp4。 (若未算出 Kp2，设 Kp2 = 10.0) Kp4=Kp2Kp32/Kp1=1.0 10-9 为使处理过程简洁方便，计算中请务必使用如下的约定符号！在平衡表达式中默认各分压项均除以标准分压。 体系总压 I2(g)起始分压 I2(g)平衡分压 I(g)平衡分压 H2(g)起始分压 H2(g)平衡分压 H(g)平衡分压 HI(g)平衡分压 pt x0 x1 x2 y0 y1 y2 z 第 7 题（ 10 分） 蛋白质中的巯基可以作为配体。多种酶中存在金属 -硫簇。在含硫配体的研究中，得到一类过渡金属离子与乙二硫醇离子 (-SCH2CH2S-，简写为 edt2-)形成的

19、双核络离子 M2(edt)42-(M = 第 32届中国化学奥林匹克 (初赛 )试题 Chemy估分答案（初稿） V， Mn， Fe)。它们尽管通式相同，但结构不同。 V2(edt)42-中，每个钒原子周围有六个硫原子配位，通过两个 V连线中心有三个互相垂直的 2次轴；当金属为 Mn和 Fe时， M周围有五个硫原子配位，形成四方锥形排布， M2(edt)42-离子有对称中心。 7-1 画出 V2(edt)42-的结构 (忽略氢原子 )。 7-2 画出 M2(edt)42-(M = Mn， Fe)的结构 (忽略氢原子 )。 7-3 写出 V2(edt)42-中钒的价电子组态。磁性测试表明，它显抗

20、磁性，简述原因。 3d2 V之间形成了金属 -金属键 7-4 Mn2(edt)42-可由 MnCl2溶液和 Na2(edt)溶液在空气中反应得到，写出反应方程式。 4MnCl2+O2+8Na2Edt+4H2O=2NaMn2(edt)4+4NaOH+8NaCl 第 8 题（ 11 分） 8-1 以下化合物与乙胺均可发生亲核取代反应，写出亲核取代反应的类型。 全为 Sn2 8-2 按亲核取代反应进行的快慢，对以上化合物 (用字母表示 )进行排序 (答题框中，数字 1表示最快， 5表示最慢 )。 1 2 3 4 5 B A C E D 8-3 判定一下正离子 (用字母表示 )稳定性的顺序 (答题框中

21、，数字 1表示稳定性最高， 5表示稳定性最低 )。 第 32届中国化学奥林匹克 (初赛 )试题 Chemy估分答案（初稿） 1 2 3 4 5 K I H G F 第 9 题（ 9分） 近年来，我国有机化学家发展了一些新型的有机试剂，如氟化试剂 CpFluors系列。在这些氟试剂中， CpFluor-2与醇可以高产率、高选择性的生成氟代物： （提示：画结构简式时可用 Ar代替 CpFluor-2中的芳香取代基） 9-1 简要解释 CpFluor-2中 C-F键容易断裂的 主要 原因。 一个 氟离子 离去，可以形成芳香体系，而且有 OMe取代的芳环是一个给电子基，能够稳定该阳离子。 9-2 研究

22、表明，反应体系中存在的痕量水可以加快反应进程， 画 出 CpFluor-2与水反应所得产物的结构简式。 ， HF 9-3 画出 3-苯基丙醇氟化过程中三个关键中间体的结构简式。 第 32届中国化学奥林匹克 (初赛 )试题 Chemy估分答案（初稿） 9-4 研究表明， 9-3 的反应中存在一个重要的副产物，其结构式如下： 画出形成该副产物过程中三个关键中间体的结构简式。 第 10题（ 10分） 以下正离子可以经过 4电子体系的电环化反应形成环戊烯正离子 ， 该离子可以失去质子形成共轭烯烃： 根据以上信息，画出下列反应主要产物的结构简式 (产物指经过后处理得到的化合物 )。 10-1 10-2 10-3 第 32届中国化学奥林匹克 (初赛 )试题 Chemy估分答案（初稿） (提示： i-Pr为异丙基， n-Pr为正丙基 ) 10-4 (提示： AlCl3是一个 Lewis酸 ) 10-5 (提示： TiCl4是一个 Lewis酸 ) A B C D E 在此我们向此次 制作 参考 答案的 Chemy 和画图 团队的全体 人员 表示感谢 （排名不分先后） ： 镇海中学 曹奉麒 清华大学 陈克之 中南大学 陈子康 复旦大学 李响 北京大学 刘正 北京大学 马亦然 镇海中学 王博 浙江大学 王其峻 重庆一中 张骋寰 感谢张健聪为我们制作答案提供了帮助，在此表示感谢。