第34届中国化学奥林匹克(初赛)试题.doc

第34 届中国化学奥林匹克(初赛)试题 第1 题（8 分） 1-1 画出小分子C3F4 的Lewis 结构，标出三个碳原子成键时所采用的杂化轨道。 1-2 现有铝镁合金样品一份，称取2.56 g 样品溶于HCl，产生2.80 L H2 (101.325 kPa, 0℃)， 通过计算，确定此合金组成。 1-3 构筑可循环再生的聚合物材料是解决目前白色污染的有效途径之一。 1-3-1 通常单官能度的单体无法参与聚合反应中的链增长，但单体 A 可以与 B 发生反应形 成聚合物。画出该聚合物的结构式。 1-3-2 单体A、C、D 按物质的量比例6 : 3 : 2 进行聚合，得到的聚合物不能进行热加工和循 环利用；但若在共聚合时加入一定量(~10%)的B，得到的聚合物又具备了可热加工和循环利 用的性能。简述原因。 第 2 题（10 分）书写反应方程式(提示：要求系数为最简整数比；2-1 和 2-2 中自然条件复 杂，合理选择即可)。 2-1 关于地球的演化，目前的主要观点是，原始地球上没有氧气，在无氧或氧气含量很低时， 原核生物可利用自然存在的有机质(用CH2O 表示)和某些无机物反应获得能量。例如，SO42- 和 MnO2 可分别作为上述过程的氧化剂，前者生成黄色浑浊物，二者均放出无色无味气体。 2-1-1 写出SO42-参与的释能反应的离子方程式。 2-1-2 写出MnO2 参与的释能反应的离子方程式。 2-2 约 27 亿年前光合作用开始发生，随着这一过程的进行，地球上氧气不断积累，经过漫 长的演变终达到如今的含量。氧气的形成和积累，导致地球上自然物质的分布发生变化。 2-2-1 溶解在海洋中的Fe2+被氧化转变成针铁矿α-FeO(OH)而沉积，写出离子方程式。 2-2-2 与铁的沉积不同，陆地上的MoS2 被氧化而导致钼溶于海洋且析出单质硫，写出离子 方程式。 2-3 2020 年8 月4 日晚，贝鲁特港口发生了举世震惊的大爆炸，现场升起红棕色蘑菇云， 破坏力巨大。目前认定大爆炸为该港口存储的约2750 吨硝酸铵的分解。另外，亚硝酸铵受 热亦发生分解甚至爆炸，若小心控制则可用在需要充气的过程如乒乓球制造之中。 2-3-1 写出硝酸铵分解出红棕色气体的反应方程式。 2-3-2 写出亚硝酸铵受热分解用于充气的反应方程式。 第 3 题（8 分） X 是金属 M 的碱式碳酸盐，不含结晶水。称取质量相等的样品两份，分别进行处理：一份 在 H2 中充分处理(反应 1)，收集得 0.994 g 水，剩余残渣为金属 M 的单质，重 2.356 g；另一 份则在 CO 中处理(反应 2)，完全反应后得 1.245 L CO2 (101.325 kPa, 0℃)，剩余残渣和反应 1 的完全相同。 3-1 通过计算，推出 X 的化学式。 3-2 写出 X 分别和 H2、CO 反应的方程式(要求系数为最简整数比)。 第 4 题（7 分） A 和 B(如右图所示)可由同一种氨基酸(羟脯氨酸)制得，通过这类单体的链式开环聚合，有 望得到可降解的聚酯或聚硫酯(R = 叔丁基)。 4-1 比较 A 与 B 开环聚合时热力学驱动力的大小。简述原因。 4-2 在有机弱碱的催化作用下，苄硫醇作为引发剂，B 在室温下可发生活性开环聚合，形成 聚合产物。画出产物的结构式。 4-3 聚合(B’n-1→B’n)过程中，ΔH? = -15.6 kJ·mol-1，ΔS? = -40.4 J·mol-1·K-1。计算室温(298K) 下反应的平衡常数 K。设反应达平衡时单体浓度[B]eq/C?等于 1/K，若起始单体浓度为 0.0100 mol·L-1，计算达平衡时产物的平均聚合度 n。 4-4 提高单体 B 开环聚合转化率的方法有： a) 升高温度；b) 降低温度；c) 增加 B 的起始浓度；d) 延长反应时间 第 5 题（10 分） 25℃，银离子在溶液中与间苯二胺和对苯二胺定量发生如下反应： 氧化得到的偶联产物在 550 nm 波长处的摩尔消光系数为 1.8 × 104 L·mol-1·cm-1。利用这一反 应，通过分光光度法可测定起始溶液中的银离子浓度。 5-1 25℃，在纯水中配得乙酸银的饱和水溶液。取 1.00 mL 溶液，按计量加入两种苯二胺， 至显色稳定后，稀释定容至 1 L。用 1 cm 的比色皿，测得溶液在 550 nm 处的吸光度为 0.225。 计算乙酸银的溶度积 Ksp。(提示：可合理忽略副反应。) 郎伯-比尔方程 A = εlc，A 为吸光度；ε 摩尔消光系数；l 光通过溶液的路径长；c 溶液浓度。 5-2 室温下将乙酸银与 4-三甲铵基苯硫醇的六氟磷酸盐(HL+)(PF6-){HL+=[HSC6H4N(CH3)3]+} 混合研磨，两种固体发生反应，得