32届全国化学奥林匹克竞赛模拟试题(一)及参考答案.pdf

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1、第32届全国化学奥林匹克竞赛模拟试题（一）第一题（9分）下图是温度为300K的封闭系统。系统由两室组成，并由已关闭的阀(valve)所分开。阀的体积可忽略。在相同的压力P下，室A与室B分别含有0.100mol氩气和0.200mol的氮气，两室的体积为VA与VB，两室的体积为VA与VB，两种气体可视为理想气体。缓慢地打开阀，并让系统达到平衡，假设此两气体形成理想的混合气体，计算此过程在300K的Gibbs自由能变化（ΔG）。第1页共8页第二题（10分）如图构建一原电池。2-1（4分）假设在30.00℃时此化学电池的反应商(Q)等于2.18×10-4，其电池电动势为+0.450V，

2、计算金属M的标准电极电势。（计算结果精确到小数点后三位）2-2（1分）写出该电池自发反应方向的氧化还原方程式。2-3（5分）电解液中（图1）的M2+(aq)浓度可利用碘滴定法分析，取25.00mL的溶液置于锥形瓶中，并加入过量的KI，需用25.05mL0.800mol/L的硫代硫酸钠溶液滴定方可达到等当量，写下此滴定过程的所有氧化还原反应，并计算M2+(aq)的浓度。第三题（17分）NF3是个很稳定的化合物，最早是利用电解熔融的NH4F和HF混合物制备而得。第2页共8页3-1（2分）NF3会在哪一电极产生？写出生成NF3的电极反应方程式。有趣的是，这两个相关的化合物NH2F和N

3、HF2则是非常不稳定的，容易分解甚至爆炸。当电解时，若生成这两个副产物，是非常危险的。3-2（1分）NF3、NH2F和NHF2三个化合物中，哪一个化合物的沸点最低？这几个化合物中，N-F键长为136、140和142pm（未按照顺序）。化学键的长短可以用原子的部分电荷和简单的静电吸引力来判断。3-3（3分）将N-F之键长（136、140、142pm），分别对应到上述三个化合物。将NHF2通入KF和HF的混合溶液时，会生成一个仅含N、F之二元化合物，此化合物具有两个几何异构体。3-4（2分）写出生成上述化合物的平衡化学反应式。NF4+阳离子和它的盐类，可从NF3和元素氟，在一个适应的

4、试剂（反应物）存在下反应而得。3-5（2分）建议一个适当的试剂（反应物），并写出上述反应的平衡反应式。NF4+阳离子可和许多阴离子生成稳定的盐类，但是它们对水气非常敏感，因为NF4+阳离子可以被水解产生NF3和O2，有趣的是NF3永远会100%生成，但因会有副反应发生，产生O2的量常常比预期的少。3-6（2分）写出NF4+阳离子水解的反应式，写出可能造成O2:NF3幽会下降的副反应的化学方程式。NF4+阳离子的盐类，可被用作固态火箭燃料，因为加热时会放出NF3和F2。其中一个盐的含氟质量分数为65.6%，可全部分解成NF3和F2。当分解时，得到的F2的物质的量是所得到的NF3的物

5、质的量的2.5倍。3-7（5分）通过计算判断这个盐的化学式。第3页共8页第四题（11分）红色的氧化亚铜（Cu2O）是最早使用的一个固体电子材料，由于无毒、又可作为便宜的太阳能电池材料，近年重新受到注意。上面两个图显示的都是Cu2O晶体的立方晶格，立方体的边长为427.0pm。4-1-1（3分）图中的A或B分别是什么原子？并写出它们各自的堆积方式和配位数。4-1-2（3分）计算O-O、Cu-O、Cu-Cu之间的最短距离。4-1-3（2分）计算此氧化亚铜晶体的密度。这种晶体常见的一种缺陷是，铜原子从原来晶格位置消失（氧的晶格不变）。今有这种晶体的样品，其组成中有0.2%铜原子的氧化

6、态为+2。4-2（3分）此晶体样品中有多少百分比的铜原子的位置是空的？其实验式Cu2-xO中的x值是多少？第五题（14分）在5500年前，古代埃及人就已经知道如何合成蓝色颜料，我们现在称之为埃及蓝。在此之后2000年，古代中国人亦大量使用另一种蓝色颜料，现在称之为中国蓝。这两种颜料结构相似，但元素组成不同。现代实验室可以很容易地复制古代制备这些颜料的方法。假设使用的化合物都是纯的，且产率均为100%。制备埃及蓝需加热10.0g的矿物A和21.7g的SiO2以及9.05g的矿物B，加热到800~900℃一段时间，会有16.7L的气体混合物（体积是在850℃和1atm下测定）和34.

7、0g的颜料生成，没有其它的产物。当混合气体冷却时，其中一个物质会凝结。剩下的气体冷却到0℃，体积会减少为3.04L。5-1（1分）计算出加热矿物A、B和SiO2时产生的气体混合物的质量。第4页共8页5-2（3分）计算此混合气体的定量组成。当只有10.0g矿物A和21.7g的SiO2加热时，不含B，则会产生8.34L的气体产物（在850℃和1atm下测定）。矿物A只含一种金属。5-3（2分）计算矿物B的式量，及判断其化学式。（提示：矿物B是一个不溶于水的固体盐类物质，且不含结晶水