29届化学竞赛初赛试题、答案及评分标准

第29届中国化学奥林匹克(初赛)试题、答案及评分标准

第1题(8分)写出下列各化学反应的方程式。 1-

酸钾溶液产生碱式铬酸铅沉淀

i-i

1将热的硝酸铅溶液滴入热的铬［Pb2(0H) 2CrO4］。

2-

2Pb + 20 + 3COPb(OHCra￡Q

2分

1- 2向含氰化氢的废水中加入铁粉和 K2CO3制备黄血盐［K4Fe(CN)6? 3哉0］。

1-2

6HCN + Fe2GOKKFe(C6N) HT+ 2Ct+ 20

2分

1- 3酸性溶液中，黄血盐用 KMn0 4处理，被彻底氧化，产生 N03和CO?。

1-3

5 Fe(CN+ 61 Mn0 188 ++5Fe+ 30INO 30CO 61 M + 9401

2分

1- 4在水中，Ag2SO4与单质S作用，沉淀变为 Ag2S，分离，所得溶液中加碘水不褪色。

1-4

3AgpO+ 4S +2 01H3AS + 4SO

2 分

反应物或产物之一写错不得分；不配平(包括电荷平衡)不得分；用 不标注“f” (气体)和(沉淀)不 扣分。下同。 第2题(12分)

2-

试剂：盐酸，硝酸，乙酸，氢氧化钠，氨水。从中选择一种试剂 以下各组固体混合物

-

1实验室现有，分别分离

(不要求复原，括号内数据是溶度积 )，指出溶解的固体。

(1) CaC03 ( 3.4 10 )和 CaC2O4 (2.3 10勺)

⑵ BaS04 (1.1 100)和 BaCrO4 (1.1 10「10 )

-

(3) Zn(OH) 2 ( 3.0 107 ) 和 Ni(OH) 2 (5.5 106)

--

(4) AgCl ( 1.8

-

100 ) 和 AgI (8.5

--

107)

-

(5) ZnS (2.5 102)和 HgS (1.6 10 2 ) 2- 1 (1) 选用乙酸，CaGO解。 (2) 选用硝酸或盐酸，BaCrO解。 (3) 选用NaQHZn(02■显显两性，可溶。 (4) 选用氨水，AgC与NH作用形成Ag(N3H+络离子而溶解。 (5) 选用盐酸或硝酸，ZnJ溶解。 共5分：每组混合物1分，其中试剂和溶解的固体各占 0.5分。 2-2在酸化的KI溶液中通入 SO2,观察到溶液变黄并出现混浊 (a)，继续通SO2，溶液变为 无色(b),写出与现象 a和b相对应所发生反应的方程式。写出总反应方程式 在反应中的作用。 2-2a (c)，指出KI

HO + SO 6 + 41-R2J + S + 釧 或 HO + SO 4 I+ 4+2 + S +2SH 1 / 8

1分 2-2b

HO + SO』 HO—SO + 3I 4H 』+ H—SO + 2I+ 4H 或 HO + SO 1分 2 / 8

2-2c 3H2O + 3SO2 T 2SO42 + S + 4H+ + H2O ,KI起催化作用。 1分 1分 该反应本质为SO2在水中歧化（通常条件下反应速率很慢） 答“促进作用”也得分。 若上述方程式中， H20 + SO 2直接写成H2SO3,也得分。 2- 3分子量为4000的聚乙二醇有良好的水溶性，是一种缓泻剂，它不会被消化道吸收，也不 会在体内转化，却能使肠道保持水分。

2- 3-1以下哪个结构简式代表聚乙二醇？

2-3-2聚乙二醇为何能保持肠道里的水分？

2-3-1 2-3-2 A 可以和水形成氢键。 1分 1分 2-3-3

2-3-3聚乙二醇可由环氧乙烷在酸性条件下聚合而成，写出反应式。

若环氧乙烷、聚乙二醇写成 分子式，得0.5分

第3题（10分）

（厂

3-1早在19世纪初期，法国科学家 原

Dulong和Petit测定比热时，发现金属的比热

（cm）与其

子量的乘积近似为常数 6 cal g 1oC 1 （ 1 cal = 4.18 J）。当时已知的原子量数据很少， 因此，可 利用比热推算原子量，进而采用其他方法分析得到更精确的原子量。 3-1-1将40.0g金属M块状样品加热到100oC,投入50.0 g温度为15.2oC的水中，体系的温 度为17.2 C。推算该金属的摩尔质量。 1-2取金属M的粉末样品1.336 g。计算该金属的 。

o 3-

1.000g,加热与氧气充分反应，得氧化物

摩尔质量，推测其氧化物的化学式（金属与氧的比例为简单整数比） 3- 1-3 M是哪种金属?

3-1-1 40.0g cm (100 oC 17.2 °C) = 50.0 g 4.18 J g-1 oC -1 (17.2 oC 15.2 °C) 1分 0.5分 1分 0.5分 0.5分 cm = 0.126 J g-1 oC -1 金属 M 的 原子量：6 4.18 J g-1 oC -1 / (0.126 J g-1 oC -1) = 199 所以，金属 M的 摩尔质量为199 g mol-1 3- 1-2设金属氧化物的化学式为 MnOm,其中： 金属的摩尔数 约为：1.000/199 = 5.03 10-3 (mol) 3 / 8

氧的摩尔数：0.336 / 16.00 = 0.0210 (mol) n : m = 5.03 10-3 : 0.0210 = 1: 4.17 1: 4,所以化学式应为 MO4 金属的摩尔质量=1.336 X 4X 16.00 / 0.336 — 4X 16.00 = 190 (g mol-1) 其他计算过程合理，答案正确，亦得满分 3- 或锇

0.5 分 0.5 分 0.5 分 1-3 Os1分

3-2电解法生产铝须用纯净的氧化铝。铝矿中常含石英、硅酸盐等杂质，需预先除去。在拜 耳法处理过程中，硅常以硅铝酸盐(

Na6Al6Si5O22 5 H2O) “泥”的形式沉积下来。现有一种含

10.0 % (质量)高岭土( Al2Si2O7 2H2O)的水铝石［Al(OH) 3］原料，计算纯化处理中铝的损失率。 3-2设有100g原料样品，根据所给质量分数，计算各物相含量。

高岭土： 100g 10.0% / 258.2 g mol =0.0387 mol

-

1分

高岭土中的铝: 高岭土中的硅:

0.0774 mol 0.0774 mol

0.5分 h分

水铝石：100 g

铝的总摩尔数： 1.231 mol

-1

90.0% / 78.00 g mol 1 =1.154 mol

高岭土变成泥 ”需要的铝：0.0774 mol 6/5 = 0.0929 mol

铝的损失率： 0.0929 mol / 1.231 mol = 7.54%

计算过程合理，答案正确，亦得满分

土壤肥力与腐殖质含量密切相关。

1分 0.5分

第4题(8分)腐殖质是土壤中结构复杂的有机物， 重铬酸钾法测定土壤中腐殖质的含量 可被氧化)。以邻菲罗啉为指示剂，用

K262O7的H2SO4溶液，充分加热，氧化其中的碳(

可采用

：称取0.1500克风干的土样，加入 5 mL 0.10 mol L-1

S CO2，腐殖质中含碳 58%, 90%的碳

0.1221 mol ?L-1的(NH4)2SO4 FeSCH溶液滴定，消耗

10.02mL。空白实验如下：上述土壤样品经高温灼烧后，称取同样质量，采用相同的条件处 理和滴定，消耗(NH4)2SO4 FeSO4溶液22.35 mL。 4- 1写出在酸性介质中 K262O7将碳氧化为CO2的方程式。 4- 2写出硫酸亚铁铵滴定过程的方程式。 4- 3计算土壤中腐殖质的质量分数。 4- 或

1 2 Cr2O72 + 3C + 16H + 宀 4Cr3+ + 3CO2 + 8H2O

2K262O7 + 3C + 8H 2SO4 T 2K2SO4 + 2Cr2(SO4)3 + 3CO2 + 8H2O

1.5 分

4-2 Cr2O72 + 6Fe2+ + 14H + T 6Fe3+ + 2Cr3+ + 7H2O

或 K262O7 + 6FeSO4 + 7H2SO4T 3Fe2（SO4）3 + Cr2（SO4）3 + K2SO4 + 7H 2O 4-3计算土壤中腐殖质的质量分数。

1.5 分

4 / 8

土样经高温灼烧后，其中的腐殖质全部被除去，故空白实验和测定实验结果之差即为氧化 腐殖质中的C所需要的C「2O72。 土样测定中剩余的 空白样品中测得的 腐殖质中总碳量：

C“O72 : 0.1221 Cr2O72 : 0.1221

mol ?' 10.02 mL / 6 = 0.2039 m mol mol L-1 22.35 mL / 6 = 0.4548 m mol 3 / 2 = 0.3764

m mol

1分 0.5 分 0.5 分 1 分 0.5 分 0.5 分 1 分

12.01/ 58% 90%

0.1500 110% = 5.8%

被氧化的 C: (0.4548-0.2039) m mol

0.3764 mmol / 0.90 = 0.418 m mol

折合的腐殖质质量： 0.418 m mol 12.0 g mol-1 / 58% = 8.65 mg 土壤中腐殖质含量：8.65 10-3 g / 0.1500 g 100%= 5.8 % 或总算式

腐殖质% = 1/6

3/2 (22.35-10.02) 10

-0.1221

其他计算过程合理，答案正确，亦得满分

第5题（8分）有一类复合氧化物具有奇特的性质： 胞示意图如右。图中八面体中心是锆原子， 体和四面体之间通过共用顶点

受 位于

热密度不降反升。这类复合氧化物的理想结构属立方晶 系，晶晶胞的顶角和面心；四面体中心是钨原子，均在晶胞中。 八面

（氧原子）连接。锆和

钨的氧化数分别等于它们在周期表里的族数。 5- 1写出晶胞中锆原子和钨原子的数目。 5- 2写出这种复合氧化物的化学式。

5- 3晶体中，氧原子的化学环境有几种？各是什么类 型？在一个晶胞中各有多少？

5- 4已知晶胞参数 a = 0.916 nm,计算该晶体的密度（以

5-1 5-2

g cm-3为单位）。

4个锆原子，8个钨原子。 ZrW2O8

1分 1分

写成 W2ZrO8 , ZrO2 - 2WO3, 2WO3 - ZrO2,不扣分

5-3 氧原子有两种类型

分别是连接八面体和四面体的 桥氧和四面体上的 端氧

1分 1分 1分

一个晶胞中，桥氧24个，端氧8个

5-4 D = z M / (Vc NA)= 4 (91.22+183.8 2116.00 4)g mol ] / (VNA)

-

=4 586.8 g mol / (0.9163 10 1 cm3 %6.022 1023 mol

---

=4.36 g cm

其他计算过程合理，答案正确，亦得满分

3

3分

第6题（7分）最近报道了一种新型可逆电池。该电池的负极为金属铝，正极为（ 时，在负极附近形成双核配合物。充放电过程中离子液体中的阳离子始终不变。 6- 1写出电池放电时，正极、负极以及电池反应方程式。

Cn[AlCl 4]）,

式中Cn表示石墨；电解质为烃基取代咪唑阳离子 （R+）和AlCl 4阴离子组成的离子液体。 电池放 电

6- 2该电池所用石墨按如下方法制得：甲烷在大量氢气存在下热解，所得碳沉积在泡沫状镍模 板表面。写出甲烷热解反应的方程式。采用泡沫状镍的作用何在？简述理由。

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