第三十八届国际化学奥林匹克选训营初选试题(台湾)
第三十八届国际化学奥林匹克选训营初选试题(台湾)
考试时间：120分钟 成绩满分：100分(100%)
注意!!!
※ 学生证(或身份证)置于桌面右上角备查。 ※ 必须在答案纸上作答。
※ 本试题答案纸的每一页，都要写上姓名，试卷连同试题一起缴交监考老师。 ※ 请将呼叫器、行动电话、计时器必须关机。
※ 作答时请用蓝、黑色原子笔，可使用立可白涂改，如修改不清楚不予计分。 ※ 本试题共有二大部分：
第一部分，选择题共60分(60%)，单选题与多选题各10题，每题3分。单选题答错倒扣1分;多选题条错不倒扣.考生不得带电子计算机.
第二部分，非选择题共40分(40%)。作答必须分开在第10-12页标明题号处作答,题目提供必要之常数与资讯，考生不得带电子计算机。
※ 考试40分钟后才可以开始交卷。
※ 考试时间共120分钟。
第一部分: 选择题(占60%)
一、单选题(每题答对得3分,答错倒扣1分,共30分) 1-4为题组
化学反应常伴随着能量的变化，而以能量的形式放出或吸收的能量通称为化学反应热(△H)。反应热又因化学反应的分类给予不同的名称。物质1摩尔,由其成分元素化合生成时的反应热称为生成热(△Hf)，例如甲烷的生成热：
C(s)?2H2(g)?CH4(g) ?Hf??xkJmol
而物质1摩尔完全燃烧时，所产生的热量称为燃烧热(△HC)，例如甲烷的燃烧热：
CH4(g)?2O2(g)?CO2(g)?2H2O(g) ?Hc??ykJmol
而要切断分子内特定的结合键时，所吸收的能量称为键结能(△Hb)，例如：
CH4(g)?C(s)?4H(g) ?H?z
在甲烷要切断其四个C-H键中的每一个C-H键所需的能量各不同,而在实用上常取其平均值,因此C-H的键结能是上式中总键结能Z的四分之一,亦即?Hb?z4。
下徇两个图中的数据分别表示水与二氧化碳各1mol分解时,能量变化的示意图,其中的各数据是以kJ为单位所表示者.试根据此两图回答题1-4(答案要选取数据最接近者):
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1. 求H2O(g)的生成热为几kJ/mol?
(A) -243 (B) -247 (C) -436 (D) -463 (E) -679 2. 求CO(g)的燃烧热为几kJ/mol?
(A) -109 (B) -285 (C) -394 (D) -494 (E) -603 3. 求O-H的键结能为几kJ/mol?
(A) 243 (B) 436 (C) 463 (D) 679 (E) 926 4. 求CO(g)?H2O(g)?CO2(g)?H2(g)的反应热为几kJ/mol?
(A) -42 (B) 67 (C) -67 (D) 436 (E) -926
5. 工业上制造硫酸常使用五氧化二钒为催化剂,而制造中的有关过程,都可用化学反应式来表示.试问下列哪一反应最难进行,须用五氧化二钒来催化?
(A)S8(s)?8O2(g)?8SO2(g) (B)2SO2(g)?O2(g)?2SO3(g) (C)SO3(g)?H2O(l)?H2SO4(aq) (D)SO3(g)?H2SO4(conc)*?H2S2O7(l) (E)H2S2O7(l)?H2O(l)?2H2SO4(l) * 表示98%的浓硫酸
6. 一氧化氮是大气污染物,严重危害人体健康.倘若化学家有能力研究出某种催化剂,使其在适当的温度下,能使NO与过量的甲气体在密闭的反应室作用,将NO转变为无害的气体,并且可避免二次环境污染.试问最有可能的甲气体是下列的哪一种?
(A) SO2 (B) H2S (C) CH4 (D) NH3 (E) NO2 7. 物质甲会有下列的现象或反应: (1). 物质甲溶于稀盐酸得乙溶液
(2). 乙溶液中加入硝酸银并搅拌后,过滤得丙溶液 (3). 丙溶液中加入不足量的锌粉,搅拌后过滤得沉淀丁 (4). 沉淀丁与氧反应即得物质甲 试问:物质甲是什么?
(A) Cu (B) CuO (C) ZnO (D) MgO (E) Mg
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8. 下列分子化合物中,何得的沸点最高?
(A) 丙醛(MW=58) (B) 丙酮(MW=58) (C)2-丙醇(MW=60) (D) 醋酸(MW=60) (E) 丁烷(MW=58) 9. 分子式为C7H7Br的芳香族化合物,共有几种异构物?
(A) 2种 (B) 3种 (C) 4种 (D) 5种 (E) 6种
10. 某酯类C8H16O2经水解后，所得的醇再用KMnO4氧化，结果得到的酸与原水解得到的酸相同。此酯的结构为何?
(A) CH3CH2CH2COOCH2CH2CH2CH3 (B) CH3CH2CH2CH2COOCH2CH2CH3 (C) CH3CH2COOCH2CH2CH2CH2CH3 (D) CH3CH2COOCH2CH2CH3
(E) CH3CH2CH2CH2COOCH2CH2CH3 二、多选题(每题3分,共30分)
11. 某三价金属M能与酸反应产生氢气。已知2摩尔的金属M与某酸(HnA,n为小于3(含3)的正整数完全反应，可得3摩尔的氢气，之外可得一盐类，则下列选项中的化学式，哪些符合题意?
(A) MA (B) M2A (C) M3A2 (D) M2A3 (E) MA3 12. 下列分子或离子中氮原子的键结轨域,有哪些是属于sp2混成轨域?
13. 下列各反应中,不生成醇类产物的有哪些?
(A) 丁酸丙酯的水解 (B) 在酸性条件下2-戊烯与水的作用 (C) 丙醛与多仑试剂反应 (D) 利用镍金属催化丁酮与氢气的反应 (E) 2-甲基-2-溴丙烷与水反应
14. 下列各物质中含有葡萄糖结构单元的有哪些?
(A) 淀粉 (B) 麦芽糖 (C) 乳糖 (D) 蔗糖 (E) 果糖 15. 下列有关碳的同类异形体的叙述,何者正确?
(A) 目前已知有四种碳的同素异形体,即石墨、金刚厂(钻石)、碳六十、奈米碳管 (B) 奈米碳管与石墨应属于同一种物质
(C) 碳六十是二十个六元环与十二个五元环组成的分子化合物 (D) 根据石墨的性质判断,奈米碳管应属电的导体
(E) 一般环境中,石墨很难转变成金刚石是因为此反应极度吸热(△H>500KJ/mol) 16. 下列有关H2CCH2、H2CCCH2及H2CCCH2三个化合物键结的叙述,何者正确?
(A) 所有不与氢原子键结的碳原子均为sp混成 (B) 所有与氢原子键结的碳原子均为sp2混成 (C) 三个化合物中只有乙烯没有共振结构
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(D) 三个化合物的碳链均为直线结构 (E) 三个化合物均为平面分子
17. 在一容器中使0.02mol/L过氧化物A发生分解，反应物浓度A随时间改变的图形如下所示，下列叙述何者正确?
(A) 此反应属于一级反应
(B) 此反应的半生期随A浓度的下降而增长 (C) 此反应的反应速率常数约为1×10-4
min-1
(D) 此反应的反应速率常数约为2.0 min-1 (E) 此反应的初速率约为0.0004+0.0001mol/L·min 18. 下列关于右图中结构的叙述,何者正确?
(A) 此图结构是依ABCABC……的重复顺序堆积 (B) 此图结构属于面心立方排列 (C) 此图结构属于立方最密堆积 (D) X与Y原子可属于相同的层 (E) 此结构可旋转一个适当角度,使X原子恰在Y原子的垂直上方 19. 下图为一张氢原子放射光谱，下列叙述何者正确?
(A) 可见光左边的谱线区,频率的数量级为1014Hz (B) 可见光区左边的谱线基础能皆为n=3
(C) 紫外光区与可见光区的最左一条谱线有相同的激发态 (D) 紫外光区与可见光区的最右一条谱线有相同的基础态
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(E) 紫外光区最左一条谱线1的波长为121.6nm，谱线3的波长为97.3nm，则谱线2的波长约为103nm 20. 下图是一水溶液在pH值0-14的范围内，H2CO3、HCO3、CO3三种成分平衡时的组成百分率，下列叙述何者正确?
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(A) 此图可完全根据1.0 MHCl溶液滴定1.0M碳酸钠溶液的实验数据绘出 (B) 1.0 MHCl溶液滴定1.0M碳酸钠溶液的当量点为中性 (C) 当pH值在6.37及10.25时为碳酸钠的缓冲溶液区 (D) 在pH为pKa1及pKa2时，溶液中[H2CO3]=[HCO3]=[CO3] (E) 二氧化碳溶液在血液中多以HCO3-的形式存在
第二部分:非选择题(共四大题,占40%)
(作答必须标明题号,提供必要之常数与资讯.考生不得使用电子计算机,共40分)
一、某有机物(液体)含有碳、氢、氧。经元素分析得碳64.8%、氢13.5%.为了要知道该有机物的化学式，王同学先做了下列的实验，以便计算出该有机物的大约分子量。 1. 取一个长颈烧瓶，瓶口塞住一个中间有一短玻橡有胶瓶塞，如图1中的烧瓶，称重得210.50克。 2. 在室温20℃将烧瓶装满清水并用原来的橡皮塞口后，置于92℃的恒温槽(水浴)一段相当长的时间,的清水也保持92℃恒温。然后取出烧瓶置于桌上。干瓶子，称重得745.10克。
3. 倒出烧瓶内的清水，烘干烧瓶，确认瓶内完全将该有机物液体约6毫升倒入烧瓶内，塞住橡皮将烧瓶置于92℃恒温槽，即见液体完全气化。 4. 取出烧瓶后置于室内桌面，即见随温度下降，现液滴。又将瓶外擦干后称重,得211.81克。
已知实验当天的大气压为730mmHg,清水在92℃的密度为0.972克/毫升。(本题的计算均要列出计算式子,尽量先约分,并了解计算的目的,可简化计算)(15%)
瓶底出干燥后，塞后，再塞住瓶使瓶内冷却擦璃管的
-2-
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(1) 试求烧瓶在92℃时的容积(瓶内的体积)。(2分)
(2) 试求该有机物的分子量(假定当液体完全气化后,烧瓶内的气体全是该有机物的蒸气)并写出该有机物的分子式与精确分子量。(6分)
(3) 写出该有机物的可能异构物(为了简化,除了官能基以外的H均应省略,例如异丙醇(2-丙醇),应写成
CCCOH)(5分)
(4) 要推估该有机物的结构式,还需要再做什么实验(限定在高中的一般化学实验室即可做的实验.使用贵义不给分)?(2分)
(注:原子量H=1.008 C=12.01 O=16.00)
二、利用质谱仪来分析分子结构已经成现代化学重要的技术，其原理为利用电子撞击分子(M)使它产生阳离子团(M)或分子裂解产生的阳离子团在磁场飞行的差异,而侦测各种离子，下图为氯甲烷的质谱分析。图谱的横坐标为质量与电荷比(m/z),从坐标为强度代表所产生粒子数的多寡。氯甲烷的质谱分析中，m/z=15是氯甲烷经过裂解产生甲基阳离子[CH3]+的讯号，而m/z=50与52则是氯甲烷阳离子[CH3Cl]+的讯号。利用图谱资料，说明自然界中氯的同位素为何?且其含量比为何?(6%)(6分)
+
三、实验室有一瓶酚(C6H5OH)与环已醇(C6H11OH)的混合物重97克.某学生取0.97克的样品放入50mL的水中,加入数滴的酚酞,用1.0M的NaOH溶液滴定.经加入5.0mL的1.0M NaOH溶液后,使溶液变成桃红色.于是学生取48.5克的混合物,加入3M NaOH溶液50mL,然后加入乙醚70mL,经过摇光萃取后,溶液分成两层,分离了有机层;之后再加入乙醚70mL至水层溶液萃取一次,分离后将两次萃取的有基层合并,加热将溶剂蒸发,得到的残留物中却发现还有8.5克的酚.(9%)[酚的pKa=9.95][C=12.0;H=1.0,O=16.0,Na=23.0] (1) 请问此瓶药剂中含有环已醇几克?(3分)
(2) 此分离的过程,是利用何种原理?即学生为什么要加NaOH溶液到混合物中再用乙醚萃取?(3分) (3) 这个分离效果非常不好,其主要原因为何?(3分) 四、下图是两个高温超导物质的单位晶格结构(10%)
(1) 决定物质A的化学式.(3分)
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(2) 决定物质B中Mg及B原子的氧化数.(4分) (3) 画出物质B中硼原子部分的电子点式.(3分)
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第三十八届国际化学奥林匹克选训营初试题答案卷
第一部分:选择题(占60分)
一、单选题(30%)(每题答对得3分,答错倒扣1分,共30分)
题号 答案 1 A 2 B 3 C 4 A 5 B 6 D 7 B 8 D 9 C 10 A 二、多选题(30%)(每题答对得3分,不完全对或答错不给分也不扣分,共30分) 题号 答案 题号 答案 11 ADE 16 ABD 12 ACD 17 AE 13 C 18 BCD 14 任何答案都给3分 ABCD 19 ABE 15 CD 20 CD 第二部分:非选择题(共四大题,占40%)
(作答必须分开在下面第10-12页标明题号处作答,题目提供必要之常数与资讯,考生不得使用电子计算机,共40分) 一、(15%) (1) 空瓶重210.50g
水重745.10-210.50=534.60
烧瓶的体(容)积V=V/d=534.60/0.972=550mL (2)
有机物的蒸气重=211.81-210.50=1.31g 大约分子量PV=gRT/M
M=(gRT)/(PV)=(1.31×82.05×365)/(730×550/760)=74.26 实验式
C=64.8% 64.8/12.01=5.4 G=13.5% 13.5/1.008=13.5 O=21.9% 21.9/16=1.35 C:H:O=4:10:1 C4H10O
精确实验式量:(12.01×4)+(1.008×10)+16.00=74.12 精确分子量=74.12 分子式C4H10O (3)
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C4H10O 醇 CCCCOH
OHCCCC
CCCOHC CCCOHC
醚 COCCC CCOCC
CCOCC
(4) 例如:沸点的测定 二、(15%)
35
Cl 37Cl
50-15=35 52-15=37 100:35 三、
1.0×0.005=0.005mol-酚 9.4×0.005=0.47g-酚 0.97-0.47=0.5g 环已醇 0.5/100×0.97/97=0.5mol 100×0.5=50g- 环已醇
(2) 酚离子呈水溶性,藉以分离环已醇 (3) 添加NaOH不足
3M×0.05=0.15 mol NaOH
但48.5g 混合物中有0.25mol的酚 四、(10%)
(1) 决定物质A的化学式.
Y: 1/8×8=1(corner), Ba: 1/4×8=2(edge),
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Cu: 3
O: (1/2×10)+2=7 YBa2Cu3O7
(2) 决定物质B中Mg及B原子的氧化数.
Mg: (1/2×2)+(1/6×12)=3 Face corner MgB2 氧化数:
Mg: +2 , B: -1
(3) 画出物质B中硼原子部分的电子点式.
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第38届ICHO选拔题
