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第 32 届中国化学奥林匹克(初赛)试题
（2024 年 9 月 2 日 9:00 ~ 12:00）
题号 满分 得分 评卷人 1 8 2 8 3 12 4 12 5 10 6 10 7 10 8 11 9 9 10 10 总分 100 ·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、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。
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的基质材料，它可通过等离子体法由 SiH4 与氨气反应制得。 1-1 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。 1-2 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)4·8H2O]。 1-3 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。 1-4
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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。 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系)。 2-1 2-2 2-3 2024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)。
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 2-3-1 2-3-2 第 3 题（12 分） 为纪念门捷列夫发现元素周期律 150 周年，国际纯粹和应用化学联合会将 2024 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 6mol·L-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 mol·L-1，加入钼酸铵溶液，常温下反应产生橙黄色沉淀 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。
3-2 写出 B 与氨气反应生成 C 的反应方程式。
3-3 写出 D 在 H3PO2 和 H3PO3 中生成 G 的反应方程式。 3-1 A D G 3-2 3-3
B E H C F I 精品文档
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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。
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。 4-1-1 4-1-2 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ρ=0.669g ·cm-3。继续冷却，晶体转化为单斜晶系，a=422.6 pm，b=562.3 pm，c=584.5pm，β=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。 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)。 4-2-3 写出电解乙酸钠水溶液时阳极半反应的方程式。 4-2-4 写出单斜晶系的晶胞中 Y 分子的数目。
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。 4-2-1 4-2-2 4-2-3 4-2-4 4-2-5
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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 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。
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β衰变生成176Hf，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)，176Lu/177Hf 为 0.42850；样本2，176Hf/177Hf 为 0.28239，176Lu/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 lnc/c0=-kt，其中c0为起始含量） 5-2-1 写出176Lu 发生β衰变的核反应方程式(标出核电荷数和质量数)。 5-2-2 计算176Lu 衰变反应速率常数 k。 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。 5-1-1 5-1-2 5-2-1 5-2-2 5-2-3 5-2-3
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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 J·mo1-1· K-1) 6-2 计算 1500 K 平衡体系中除 H(g)之外所有物种的分压。 6-3 计算 Kp2。
6-4 计算 Kp4。(若未算出 Kp2，设 Kp2 = 10.0)
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 I2(g)起 I2(g)平 I(g)平 H2(g)起 H2(g)平 H(g)平 HI(g)平 总压 始分压 衡分压 衡分压 始分压 衡分压 衡分压 衡分压 pt 6-1 6-2 关系式与主要计算过程 6-3 6-4
计算结果 x0 x1 x2 y0 y1 y2 z 精品文档
最新第32届中国化学奥林匹克(初赛)试题及评分标准
