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第37届中国化学奥林匹克（初赛）试题

（2023年9月3日9:00〜12:00）

提示：1）凡题目中要求书写反应方程式，须配平且系数为最简整数比。

2）可能用到的常数：法拉第常数F=9.6485xl04C-mol-1

气体常数R=8.3145JK-LmoF

阿伏伽德罗常数M=6.0221x1023mop

玻尔兹曼常数kB=R/NA

第1题（14分，占7%）镣的化合物

11-半导体工业中通过刻蚀制造微纳结构，GaN是要的半导体材料，通常采用含氯气体在

放电条件下进行刻蚀。写出利用A-Ck混合气体放电刻蚀GaN的化学方程式.

21-金属镣熔点很低但沸点很高其中存在二聚体Gao1990年，科学家将液态Ga和b在甲

苯中超声处理，得到了组成为Gal的物质。该物质中含有多种不同氧化态的Ga,具有两

种可能的结构，分子式分别为Ga4I4（A）和Ga6I6（B）,二者对应的阴离子分别为C和D,

两种阴离子均由Ga和I构成且

其中所有原子的价层均满足8电/DipPC

子。写出示出A和B组成特点A.=/Y-l

的结构笥式并标出Ga的氧化TXT

态，画出C和D的结构。Dipp

1-3Gal常用于合成低价Ga的化合Dipp=2,6・二异丙基苯基

物。将Gal与Ali（A，基如图所示，解答中直接采用简写AO在・78°C的甲苯溶液中反

应，得到晶体E,E中含有2个Ga原子：E在乙醍溶液中

与金属钠反应得到晶体F,X射线晶体学表明，F中的Ga-Ga键长比E中短0.028nm。关于

F中Ga-Ga的键级历史上曾有过争议，其中一种观点认为，F中的Ca价层满足8电子.基于

该观点，画出E和F的结构式。

第2题（12分，占6%）复盐的组成

在NH4C1-CuC1-H2O体系中，结晶出一种淡蓝色的物质A,其组成可表示为

xNH4C1-CuCh-^H2Oo称取1.4026g晶体A,溶于水并在250mL容量瓶中定容。CT分析：

移取25.00mL溶液，加入2滴0.5%荧光黄的乙醇溶液和一滴稀NaOH溶液，再加2mL0.5%

淀粉溶液，用0.1036molL^AgNOs溶液滴定（反应1）,至出现粉红色，消耗19.52mL：Cu2+

分析：移取25.00mL溶液，加入1molL1H2SO4溶液5mL,再加固体KI1.5g,混匀并放置

（反应2）,用0.02864molL1Na2S2O3溶液滴定（反应3）,至棕色较浅时加入2mL0.5%淀粉

洛液，继续滴至蓝紫色恰好消失，消耗17.65mLo

21-写出反应1-3的方程式。

22-通过计算确定A中x和y的值。（NH4C1式量53.49,CuClz式量134.5）

第3题（13分，占8%）海水中锂的提取

随着锂电池的广泛应用，锂已成为要的战略资源，被称为白色石油。据估计，海水中锂的

总含量为陆地锂总含量的5000倍以上，但海水中锂的质量浓度仅为0.1-0.2ppm,从海水提取

锂首先需要对低浓度的Li+进行选择性富集。Li+能够嵌入某些氧化物并在一定条件下脱出，

据此可以进行Li+的富集。

31-以Li2CO3和M11O2为原料，充分混合后在72（FC下燃烧3h,冷至室温后即可得到复合

氧化物LiMn2O4（LMO）。用1molL1的HC1在60°C处理LMO,将其中所有成置换后得到

HMO,HMO可以和Li+反应再生成LMO,然后LMO与酸作用脱出廿从而实现成富集。

如此，可以循环处理。

31--1写出合成LiMn2O4的方程式。

31--2用酸处理LMO时，除离子交换反应之外，也会发生一个副反应，该副反应导致固体

中Mn的平均氧化态有所升高，写出副反应对应的化学方程式。这一副反应对再生后的HMO

的锂