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》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、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。

2、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

3、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StephanieKwolek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

4、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）。163.9K以上形成的晶体属于单斜晶系，晶胞参数a=1044.35pm，b=757.24pm，c=582.44pm，β=120.98°。密度1.565g·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。kAkD第6题（16分)肌红

5、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（O2）密切相关，存在如下平衡：Mb(aq)+O2(g)MbO2(aq)(a)其中，kA和kD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20.0kPa，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=kA(Mb)P(O2)；逆向反应速率v逆=kD(MbO2)。已知kD=60s-1，计算速

6、率常数kA。当保持氧分压为20.0kPa，计算结合度达50%所需时间。（提示：对于v逆=kD(MbO2)，MbO2分解50%所需时间为t=0.693/kD）6-4Mb含有一个Fe(Ⅱ)，呈顺磁性，与O2结合后形成的MbO2是抗磁性的。MbO2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MbO2中铁离子在八面体场中的价电子排布。6-4-3结合O2前后铁离子的半径是不变、变大还是变小？简述原因。6-4-4O2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0.7520gC

7、u2S、CuS与惰性杂质的混合样品中加入100.mL0.1209mol·L-1KMnO4的酸性溶液，加热，硫全部转化为SO42-，滤去不溶性杂质。收集滤液至250mL容量瓶中，定容。取25.00mL溶液，用0.1000mol·L-1FeSO4溶液滴定。消耗15.10mL。在滴定所得溶液中滴加氨水至出现沉淀，然后加入适量NH4HF2溶液（掩蔽Fe3+和Mn2+），至沉淀溶解后，加入约1gKI固体，轻摇使之溶解并反应。用0.05000mol·L-1Na2S2O3溶液滴定，消耗14.56mL。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Cu2S和CuS的含量