中国化学会第28届化学奥林匹克竞赛初赛题、答、评分标

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1、第28届中国化学奥林匹克初赛试题第1题(6分)合成氨原料气由天然气在高温下与水和空气反应而得。涉及的主耍反应如下:(1)CH4(g)+H2O(g)tCO(g)+3H2(g)⑵2CH4(g)+O2(g)->2CO(g)+4H2(g)(3)CO(g)+H2O(g)->H2(g)+CO2(g)假设反应产生的CO全部转化为CO2,CO?被碱液完全吸收，剩余的H2O通过冷凝T•燥除去。进入合成氨反应塔的原料气为纯净的2和H2。1・1为使原料气中2和压的体积比为1:3,推出起始气体屮CH4和空气的比例。设空气屮02和N?的体积比为1:4,

2、所冇气体均按理想气体处理。1-2计算反应⑵的反应热。已知:A^4=-74.8kJmol'1(5)C(s)+1/202(g)fCO(g)A/75=-110.5kJmol'1(4)C(s)+2氏@)-CH4(g)第2题(5分)连二亚硫酸钠是一种常用的还原剂。硫同位素交换和顺磁其振实验证实，其水溶液中存在亚磺酰自由基负离子。2-1写出该白由基负离子的结构简式，根据VSEPR理论推测其形状。2-12・2连二亚硫酸钠与CF3Br反应得到三氟甲烷亚磺酸钠。文献报道，反应过程主要包括白由基的产生、转移和湮灭(生成产物)三步，写出三氟甲烷亚磺

3、酸根形成的反应机理。第3题（6分）2013年，科学家通过计算预测了高压下固态氮的一种新结构：N&分了晶体。其屮，N&分子呈首尾不分的链状结构；按价键理论，氮原子有4种成键方式；除端位以外,其他氮原了采用3种不同类型的杂化轨道。3・1画岀N&分子的Lewis结构并标岀形式电荷。写出端位之外的N原子的杂化轨道类型。2-1第4题（5分）2014年6刀18日，发明开夫拉（Kevlar）的波兰裔美国女化学家StephanieKwolek谢世，享年90岁。开夫拉的强度比钢丝高5倍，用于制防弹衣，也用于制从飞机、装甲车、帆船到手机的多种部件

4、。开夫拉可由对苯二胺和对苯二甲酸缩合而成。第5题（7分）环戊二烯钠与氯化亚铁在四氢咲喃小反应，或坏戊二烯与氯化亚铁在三乙胺存在下反应，可制得稳定的双环戊二烯基合铁（二丿戈铁）。163.9K以上形成的品体属于单斜品系,晶胞参数a=1044.35pm,b=757.24pm,c=582.44pm,y?=120.958%密度1.565gemH5-2通常认为，二茂铁分子中铁原子的配位数为6,如何算得的?5・3二茂铁晶体属丁哪种晶体类型?5-3P(0J/kPa第6题(16分)肌红蛋白(Mb)是由肽链和血红素辅基组成的可结合氧的蛋白，广泛存

5、在于肌肉中。肌红蛋白与氧气的结合度(a)与氧分压HO"密切相关，存在如F平衡：Mb(aq)+02(g)<>Mb02(aq)(a)其中，纵和心分別是正向和逆向反应的速率常数。37°C,反应达平衡时测得的—•组实验数据如右图所示。6-1计算37°C下反应(a)的平衡常数K。6-2导出平衡时结合度何随氧分压变化的表达式。若空气中氧分压为20.0kPa,计算人正常呼吸时Mb与氧气的授大结合度。6・3研究发现，正向反应速率v1E=^A(Mb)P(O2)；逆向反应速率v^=kD(MbO2)o已知緒=60s'1,计算速率常数仏。当保持氧分压

6、为20.0kPa,计算结合度达50%所需时间。(提示：对于v逆=緒(MbO2),MbO2分解50%所需时间为「0.693/緒)6・4Mb含冇一个Fc(II),呈顺磁性，与Ch结合后形成的MbO2为抗磁性的。MbO?中的铁周围的配位场可近似为八血体场。6-4-1这一过程中Fe(II)的价态是否发生改变？简述原因。6-4-2写出MbCh中恢离了在八面体场中的价电了排布。6・4・3结合6前后铁离子的半径不变、变大还是变小？简述原因。6・4・4。2分子呈顺磁性，它Mb结合后，价电子排布是否发生变化？简述原因。第7题（12分）在0.75

7、20gCu2S>CuS与惰性杂质的混合样品中加入100.0mL0.1209molL-1酸性KMnO4溶液，加热，硫全部转化为SO占，滤去不溶杂质。收集滤液至250mL容虽:瓶中,定容。取25.00mL溶液，用0.1000molL_1FeSO4溶液滴定,消耗15.10mL。在滴定所得溶液中滴加氨水至出现沉淀，再加入适量NH4HF2溶液（掩蔽F0和Mn2<）,至沉淀溶解后,加入约lgKI固体，轻摇使之溶解并反应。用0.05000molL~1Na2S2O3溶液滴定，消耗14.56mL0写出硫化物溶于酸性高镒酸钾溶液的方程式，计算混合

8、样品中Cu2S和CuS的含虽。第8题(14分)不同条件下，HgBi*2溶液(必要时加HgO)与氨反应可得不同产物。向HgB「2溶液中加入氨性缓冲溶液，得到二氨合渓化汞A。向浓度适中的HgB"溶液中加入氨水，得到白色沉淀B,B的化学式中汞离了、氨基和氏一的比例为1：1：k将含N