2014年28届化学竞赛初赛题、答、评分标准.doc

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1、第28届中国化学奥林匹克初赛试题、答案和评分标准第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。涉及的主要反应如下：(1)CH4(g)+H2O(g)→CO(g)+3H2(g)(2)2CH4(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，CO2被碱液完全吸收，剩余的H2O通过冷凝干燥除去。进入合成氨反应塔的原料气为纯净的N2和H2。1-1为使原料气中N2和H2的体积比为1:3，推出起始气体中CH4和空气的比例。设空气中O2和

2、N2的体积比为1:4，所有气体均按理想气体处理。1-14份N2，需12份H2；4份N2由空气引入时，同时引入1份O2。1分由反应(2)和(3)，1份O2需2份CH4，产生6份H2；1分另外的6份H2由反应(1)和(3)提供，再需要6/4份CH4；1分因此，起始体系中CH4和O2的比例为3.5：1，故CH4和空气的比例为3.5：51分推导合理，结论正确，得满分；无推导过程，即使CH4和空气的比例正确，也不得分。1-2计算反应(2)的反应热。已知：(4)C(s)+2H2(g)→CH4(g)ΔH4=-74.8kJmol-1(5)C

3、(s)+1/2O2(g)→CO(g)ΔH5=-110.5kJmol-11-2反应(5)×2-反应(4)×2，得反应(2),1分(2)的反应热：ΔH2=-110.5kJmol-1×2-(-74.8kJmol-1×2)=-71.4kJmol-11分第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共振实验证实，其水溶液中存在亚磺酰自由基负离子。2-1写出该自由基负离子的结构简式，根据VSEPR理论推测其形状。2-1·SO2–,角型（弯折型，V型）或画出正确图形共2分：结构简式、形状各1分。2-2连二亚硫酸钠与CF3

4、Br反应得到三氟甲烷亚磺酸钠。文献报道，反应过程主要包括自由基的产生、转移和湮灭(生成产物)三步，写出三氟甲烷亚磺酸根形成的反应机理。2-2(1)自由基的产生：–O2S—SO2–®–O2S·+·SO2–1分(2)自由基的转移：CF3Br+·SO2–®·CF3+BrSO2–1分或：CF3Br+·SO2–®SO2+·CF3+Br–也正确若还写出：·CF3+–O2S—SO2–®F3CSO2–+·SO2–也可以(3)自由基的湮灭(生成产物)：–O2S·+·CF3®F3CSO2–1分若还写出：–O2S·+·SO2–®–O2S—SO2–

5、和·CF3+·CF3®C2F6不扣分若自由基未标出单电子，每种自由基扣0.5分，不重复扣分。10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：N8分子晶体。其中，N8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，其他氮原子采用3种不同类型的杂化轨道。3-1画出N8分子的Lewis结构并标出形式电荷。写出端位之外的N原子的杂化轨道类型。3-1共4分：Lewis结构2分；形式电荷1分（错1个扣0.5分，扣完为止；答案中未示出的4个N若标0，不扣分）；杂化轨道类型1分（错1个扣0

6、.5分，扣完为止）。若Lewis结构错误，全题得零分。3-2画出N8分子的构型异构体。3-2N8分子的构型异构体有顺式和反式两种：1分1分两种异构体中，若省略了孤对电子，不扣分。第4题(5分)2014年6月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。开夫拉可由对苯二胺和对苯二甲酸缩合而成。4-1写出用结构简式表达的生成链状高分子的反应式。4-12分4-2写出开夫拉高分子链间存在的3种

7、主要分子间作用力。4-2氨基和羧基间的氢键，范德华力，芳环间相互作用（若芳环间相互作用写成π-π作用或C-H…p作用，也可以）。共3分：每种作用力1分第5题(7分)环戊二烯钠与氯化亚铁在四氢呋喃中反应，或环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(二茂铁)。163.9K以上形成的晶体属于单斜晶系，晶胞参数a=1044.35pm,b＝757.24pm,c=582.44pm,β＝120.958°。密度1.565gcm-3。5-1写出上述制备二茂铁的两种反应的方程式。5-1FeCl2+2C5H5Na→Fe(

8、C5H5)2+2NaCl1分FeCl2+2C5H6+2(C2H5)3N→Fe(C5H5)2+2(C2H5)3NHCl1分10分子式或化学式写错不得分；不配平不得分；用等号和单箭头皆可。(C2H5)3N写成Et3N也可以,Et3NHCl写成Et3NH+Cl–也可以。5-2通常认为，二茂铁分子