中国化学会第 31 届全国高中学生化学竞赛（省级赛区）试卷 估分用答案
（2017年8月27日:00 ~12:00）
H 1.008 Li Be 6.941 9.012 Na Mg 22.99 24.31 相对原子质量 He 4.003 B C N O F Ne 10.81 12.01 14.01 16.00 19.00 20.18 Al Si P S Cl Ar 26.98 28.09 30.97 32.07 35.45 39.95 K Ca Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn Ga Ge As Se Br Kr 39.10 40.08 44.96 47.88 50.94 52.00 54.94 55.85 58.93 58.69 63.55 65.41 69.72 72.61 74.92 78.96 79.90 83.80 Rb Sr Y Zr Nb Mo Tc Ru Rh Pd Ag Cd In Sn Sb Te I Xe 85.47 87.62 88.91 91.22 92.91 95.94 [98] 101.1 102.9 106.4 107.9 112.4 114.8 118.7 121.8 127.6 126.9 131.3 Cs Ba La－ Hf Ta W Re Os Ir Pt Au Hg Tl Pb Bi Po At Rn 132.9 137.3 Lu 178.5 180.9 183.8 186.2 190.2 192.2 195.1 197.0 200.6 204.4 207.2 209.0 [210] [210] [222] Fr Ra Ac－ [223] [226] La Rf Db Sg Bh Hs Mt Ds Rg Cn Uut Uuq Uup Uuh Uus Uuo La Ce Pr Nd Pm Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb Lu Ac Th Pa U Np Pu Am Cm Bk Cf Es Fm Md No Lr 第 1 题（10 分）根据条件书写化学反应方程式。 1-1 工业上从碳酸氢铵和镁硼石[Mg2B2O4(OH)2]在水溶液中反应制备硼酸。
从乏燃料提取钚元素的过程中，利用亚硝酸钠在强酸溶液中将 Pu3+氧化为 Pu4+。
1-2
1-3 NaBH4与氯化镍（摩尔比 2:1）在水溶液中反应，可得到两种硼化物：硼化镍和硼酸（摩 尔比 1:3）。
1-4 通过 KMnO4和 H2O2在 KF-HF介质中反应获得化学法制 F2的原料 K2MnF6。
1-5
磷化氢与甲醛的硫酸溶液反应，产物仅为硫酸鏻（盐）。
第 2 题（10 分）氨晶体中，氨分子中的每个 H 均参与一个氢键的形成，N原子邻接几个氢原子？1摩尔固态氨中有几摩尔氢键？氨晶体融化时，固态氨下沉还是漂浮在液氨的液面上？ 2-1 2-2
水煤气转化反应[CO(g) + H2O(g) → H2(g) + CO2(g)]是一个重要的化工过程，已知如下键 能(BE)数据：BE(C≡O) =1072 kJ·mol-1 ，BE(O-H) = 463 kJ·mol-1，BE(C=O) = 799 kJ·mol-1， BE(H-H) = 436 kJ·mol-1 估算反应热，该反应低温还是高温有利？简述理由。
P4S5是个多面体分子，结构中的多边形虽非平面状，但仍符合欧拉定律，两种原子成键 后价层均满足 8 电子，S 的氧化数为-2。画出该分子的结构图（用元素符号表示原子）。
2-3
硫粉和 S2-反应可以生成多硫离子。在 10mLS2-溶液中加入 0.080g硫粉，控制条件使硫
n
粉完全反应。检测到溶液中最大聚合度的多硫离子是 S32-且 S2-(n = 1,2,3,…)离子浓度之比符
合等比数列 1,10,…,10n-1。若不考虑其他副反应，计算反应后溶液中 S2-的浓度 c1和其起始浓度 c0。
第 3 题（12 分）在金属离子 M3+的溶液中，加入酸 HmX，控制条件，可以得到不同沉淀。pH<1，得到沉淀A(M2Xn·yH2O，y<10)；pH>7，得到沉淀 B[MX(OH)]，A 在空气气氛中的热重分析显示， 从 30°C 升温至 100°C，失重 11.1%，对应失去 5 个结晶水（部分）；继续加热至 300°C，再失重 31.2%，放出无色无味气体，残留物为氧化物 M2O3，B 在氮气气氛中加热至 300°C 总失重 29.6%。 3-1 3-2 3-3 3-4
第 4 题（10 分）随着科学的发展和大型实验装置（如同步辐射和中子源）的建成，高压技术在物质研究中发挥着越来越重要的作用。高压不仅会引发物质的相变，也会导致新类型化学键的形成。近年来就有多个关于超高压下新型晶体的形成与结构的研究报道。 4-1 NaCl晶体在 50-300GPa的高压下和 Na或 Cl2反应，可以形成不同 组成、不同结构的晶体。下图给出其中三种晶体的晶胞（大球为氯原子， 小球为钠原子）。写出 A、B、C的化学式。
写出 B在氮气气氛中分解的反应方程式。
通过计算，确定 B在 N2气氛中失重后的产物及产物的定量组成（用摩尔分数表示）。 写出 A在空气中热解的反应方程式。
通过计算，指出 M是哪种金属，确定 A的化学式。
4-2 在超高压（300GPa）下，金属钠和氦可形成化合物。结构中， 钠离子按简单立方排布，形成 Na4 立方体空隙（如右图所示），电子对（2e-）和氦原子交替分布填充在立方体的中心。 4-2-1 4-2-2 4-2-3 若将氦原子放在晶胞顶点，写出所有电子对（2e-）在晶胞中的位置。 写出体现该化合物结构特点的化学式。 写出晶胞中的钠离子数。
4-2-4
第 5 题（10 分）由元素 X 和 Y 形成的化合物 A 是一种重要的化工产品，可用于制备润滑剂、杀虫剂等。A可由生产 X 单质的副产物 FeP2与黄铁矿反应制备，同时得到另一个二元化合物 B。B 溶于稀硫酸放出气体 C，而与浓硫酸反应放出二氧化硫。C 与大多数金属离子发生沉淀反应。纯净的 A 呈黄色，对热稳定，但遇潮湿空气极易分解而有臭鸡蛋味。A 在乙醇中发生醇解， 得到以 X 为单中心的二酯化合物 D 并放出气体 C，D 与 Cl2反应生成制备杀虫剂的原料 E、放出刺激性的酸性气体 F 并得到 Y 的单质（产物的摩尔比为 1:1:1）。A 与五氧化二磷混合加热，可得到两种与 A 结构对称性相同的化合物 G1 和 G2。 5-1
5-2 5-3
写出 B与浓硫酸反应的方程式。
写出由生产 X单质的副产物 FeP2与黄铁矿反应制备 A的方程式。
写出 A、C到 F以及 G1和 G2的分子式。
晶胞边长 a = 395pm。计算此结构中 Na-He 的间距 d 和晶体的密度ρ（单位:g·cm-1）。
第 7 题（6 分）嵌段共聚物指由不同聚合物链段连接而成的聚合物。若其同时拥有亲水链段和疏水链段，会形成内部为疏水链段，外部为亲水链段的核-壳组装体（如胶束）。下图所示为一种 ABA 型嵌段共聚物，该嵌段共聚物在水中可以形成胶束并包载药物分子，在氧化或还原的条件刺激下，实现药物的可控释放。
ABA 型三嵌段共聚物 7-1
该共聚物的合成方法如下：先使单体 X与稍过量单体 Y在无水溶剂中进行聚合反应， 形成中部的聚氨酯链段，随后加入过量乙二醇单甲醚 CH3(OCH2CH2)nOH进行封端。写出单体 X与 Y的结构式。 7-2
在氧化还原条件下二硫键可发生断裂，采用 R-S-S-R简式，写出其断键后的氧化产物 O
P：RSH（每个1分）
和还原产物 P。 7-2 O：ROH、S 7-3 O
O
O
N
O
该嵌段共聚物所形成的胶束可以包载右图中哪种抗癌药物？简述理由。
H
OH
O
O OH H
H
O
O
OHO
OH
. HCl NH2
HO O O O O 紫杉醇
O
OH
盐酸阿霉素
7-3 紫杉醇。（1 分）盐酸阿霉素中存在大量羟基、羰基以及铵盐基团，形成氢键的能力很强，倾向于与共聚物的亲水部分结合，难以被包和。（1 分）
第 8 题（13 分） 8-1
判断以下分子是否有手性。
8-1 1.有 2.有 3.有 4.有 5.无（每个 1 分） 8-2
画出以下反应所得产物的立体结构简式，并写出反应类型（SN1 或 SN2）。（每个 1 分）
反应 1 原料 反应试剂 H2S/KOH 产物 反应类型 SN2 2 K2CO3 SN2 3 H H 4 CH3OH SN1 Br H H2O SN1 第 9 题（10 分）
画出以下转换的中间体和产物（A-E）的结构简式。
元素分析结果表明化合物 E 含 C，64.84%；H，8.16%，N，12.60%。化合物 B 不含羟基。
2017年第31届中国化学奥林匹克(初赛)试题(含参考答案)
