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2017年“扬子石化杯”第31届中国化学奥林匹克竞赛（江苏赛区）夏令营选拔赛试题共6页1/6Chemilive录入版2017年“扬子石化杯”第31届中国化学奥林匹克竞赛（江苏赛区）夏令营选拔赛试题（2017年7月13日8:30-11:30共计3h）题号12345678910总分满分1212101010412101010100得分评卷人注意事项1.考试时间3小时。迟到超过半小时者不能进考场。开始考试后1小时内不得离场。2.所有解答必须写在指定的位置，用铅笔解答无效（包括作图）。草稿纸另发。不得将任何纸张带入考场。3.凡要求计算者，须给出计算过程，没有计算过程无效。4.姓名、准考证号和所属学校等必须写在首页左侧指定位置，写于其他地方者按废卷论处。5.用涂改液涂改的解答无效。6.允许使用非编程计算器以及直尺等文具。7.本试题为Chemilive录入版，严禁用于一切商业用途。H1.008相对原子质量He4.003Li6.941Be9.012B10.81C12.01N14.01O16.00F19.00Ne20.18Na22.99Mg24.31Al26.98Si28.09P30.97S32.07Cl35.45Ar39.95K39.10Ca40.08Sc44.96Ti47.88V50.94Cr52.00Mn54.94Fe55.85Co58.93Ni58.69Cu63.55Zn65.41Ga69.72Ge72.61As74.92Se78.96Br79.90Kr83.80Rb85.47Sr87.62Y88.91Zr91.22Nb92.91Mo95.94Tc[98]Ru101.1Rh102.9Pd106.4Ag107.9Cd112.4In114.8Sn118.7Sb121.8Te127.6I126.9Xe131.3Cs132.9Ba137.3La－LuHf178.5Ta180.9W183.8Re186.2Os190.2Ir192.2Pt195.1Au197.0Hg200.6Tl204.4Pb207.2Bi209.0Po[210]At[210]Rn[222]Fr[223]Ra[226]Ac－LaRfDbSgBhHsMtDsRgCnUutUuqUupUuhUusUuoLaCePrNdPmSmEuGdTbDyHoErTmYbLuAcThPaUNpPuAmCmBkCfEsFmMdNoLr第1题近日，中科院大连化物所首次成功使用CO2直接加氢制取高辛烷值汽油。2017年“扬子石化杯”第31届中国化学奥林匹克竞赛（江苏赛区）夏令营选拔赛试题共6页2/6Chemilive录入版1-1写出C原子的价电子排布；1-2用VSEPR预测CO2分子的几何构型；1-3分别指出CO2分子中C原子以及上图中C1和C2两原子的杂化方式；1-4CO2中存在的离域键为（写出离域键的个数和种类）；1-5CO2中碳氧键长（填“大于”、“等于”或“小于”）甲醛中的。第2题（12分）2-1抗坏血酸(即Vc)是一种还原剂,分子式为C6H8O6,广泛用于容量分析中。在滴定过程中抗坏血酸被氧化为脱氢抗坏血酸(C6H6O6)。用抗坏血酸测定某未知银溶液步骤如下：第一步,标定抗坏血酸溶液。吸取25.00mL，0.006664mol/L的KH(IO3)2溶液至锥形瓶中,加入约1gKI和5mL2mo1/L的盐酸,用抗坏血酸溶滴定溶液中的碘,当溶液淡黄色将褪去前,加入10滴0.2%凡拉明蓝指示剂。缓慢地加入20%醋酸钠溶液,直到出现指示剂的深紫色,再加入2mL,再用抗坏血酸溶液缓慢滴定,直到深色消失,消耗了20.00mL抗坏血酸。第二步,测定未知银溶液含量。准确移取10.00mL未知样品溶液于100.0mL的容量瓶中,稀释到刻度线,摇匀。移取上述稀释液10.00mL至锥形瓶中,加50-70mL蒸馏水。加热溶液至60℃时,加入1mL凡拉明蓝指示剂,迅速用抗坏血酸标准溶液滴定,达滴定终点时,消耗20.00mL抗坏血酸溶液。(1)请写出抗坏血酸与银离子反应的化学方程式:；(2)抗坏血酸标准溶液的浓度为mol/L；未知银溶液中银的含量为mg/mL。2-2氨基酸是一类具有重要功能的生理活性物质,也是蛋白质和多肽的基本结构单元。其中,丙氨酸简称Ala，结构式见右图。丙氨酸的滴定曲线显示,其结构中2个功能基团的电离pKa是2.34和9.69。对于2个、3个或更多的丙氨酸聚合成的寡肽，虽然实验测得的pKa值不同，但也仅显示有两个电离的功能基团,相应pKa值的变化趋势如下表所示。氨基酸或寡肽pK1pK2Ala2.349.69Ala-Ala3.128.30Ala-Ala-Ala3.398.09Ala-(Ala)n-Ala,n≥43.427.94(1)0.10moL/L丙氨酸盐酸盐水溶液的pH为。(2)画出pH=7.0时,Ala-Ala-Ala的结构式,并确定与pK1和pK2相应的功能基团。(3)由以上数据显示,随着Ala残基的增多,pK1逐渐增大而pK2逐渐减小,试分析原因。第3题（10分）3-1古人云：“大道至简”，在如今的新材料制备中，许多教科书式的反应获得了至关重要的应用，人们耳熟能详的例子便是镁条在二氧化碳中燃烧制备石墨烯材料。高效能电池的开发，也用到了基本反应。如，锂-硫电池能量密度高，功率密度大，利用它作为电动汽车电源有望解决续航里程短的瓶颈问题，硫化锂是锂-硫电池的正极材料，为增加其导电性，将其与碳材料复合是一种有效方法。最近，科学家利用氩气为载气携带CS2气体，在923K与加热熔融的锂箔反应，最终生成石墨烯包裹Li2S的复合纳米胶囊结构材料，该材料表现出优异的电化学性能。请回答下列问题：2017年“扬子石化杯”第31届中国化学奥林匹克竞赛（江苏赛区）夏令营选拔赛试题共6页3/6Chemilive录入版（1）写出镁条在二氧化碳中燃烧的化学反应方程式：；（2）写出制备石墨烯包裹Li2S的复合纳米胶囊结构材料的化学反应方程式：。3-2以LaNi5为基础的储氢合金被广泛用作镍氢电池的负极材料。已知当其组成为LaNi5H6时候，储氢密度为6.2×1022氢原子/cm3，20K时液氢密度为70.6g/L，（1）试计算LaNi5储氢密度是液氢的多少倍？（2）若某实验型液氢汽车的液氢储箱容积为151.44L，充装一次可行驶274km。试计算该车每千米的能耗（已知H2O(l)的ΔfHmΘ=-285.83kJ/mol）。第4题（10分）三草酸合铁酸钾晶体呈翠绿色,易溶于水,难溶于乙醇,且在加热与光照下易分解。该物质具有光敏性,可广泛应用于光化学和光催化反应中量子收率的测定。另外,三草酸合铁酸钾在部分有机反应中体现出良好的催化性能,并可作为制备活性铁催化剂的主要原料。4-1实验室制备三草酸合铁酸钾的方法如下：步骤一：将(NH4)2Fe(SO4)2·6H2O溶于水并加入H2SO4酸化,在不断搅拌下加入饱和H2C2O4溶液，以制备FeC2O4；步骤二：在FeC2O4中加入饱和K2C2O4溶液,缓慢滴加H2O2溶液并快速搅拌,此时体系中有红棕色沉淀生成。交替加入饱和H2C2O4与饱和K2C2O4溶液至沉淀消失,此时溶液呈透明的亮绿色；步骤三：水浴浓缩,冷却结晶,并用无水乙醇洗涤数次,低温干燥。根据上述实验步骤,回答下列问题：（1）步骤一中使用硫酸的目的是，步骤二中双氧水的作用为。（2）步骤二中所产生的红棕色沉淀为（填写化学式），产生该沉淀的化学方程式为：。4-2常用高锰酸钾作为滴定剂和指示剂,测定所制备三草酸合铁酸钾的含量,滴定过程中指示终点色为。请写出滴定过程中所发生反应的离子方程式。4-3在N2氛围下,三草酸合铁酸钾结晶水合物的热失重曲线(TG)如右图所示。结果表明,97℃处10.89%的失重与失去样品中所有结晶水分子的理论计算值非常吻合;283℃时,样品8.82%的失重与分解产生等物质的量CO的理论计算值8.96%非常接近,此时三草酸合铁酸钾分解为K2C2O4与另一种配合物A，且二者物质的量之比为1：2,请回答:(1)三草酸合铁酸钾结晶水合物的化学式为。(2)配合物A的名称为。第5题（10分）氮是空气中最多的元素，是组成氨基酸的基本元素之一，氮及其化合物在生产生活中应用广泛，氮常见的含氢氧的化合物有：NH3、N2H4、NH2OH、NO2、N2O等。5-1这些物质中，有一种物质的甲基衍生物可以用作高能火箭燃料，该衍生物是；5-2在这些物质中，有一种分子是CO2的等电子体，该分子是；5-3NH2OH被认为有两种同分异构体，请画出其结构示意图；5-4有一种无色晶体F，为二元酸（pKa1=6.9，pKa2=11.6），其阴离子有C2轴和与此轴垂直2017年“扬子石化杯”第31届中国化学奥林匹克竞赛（江苏赛区）夏令营选拔赛试题共6页4/6Chemilive录入版的镜面，其钠盐可以通过金属钠与硝酸铵1：1反应而成，也可在乙醇介质中由NH2OH、CH2CH2ONO和乙醇钠反应而成。写出以上两种方法合成该钠盐的反应方程式；5-5某些化学反应可以用来保护人类避免遭受严重的伤害甚至死亡。NaN3、KNO3、SiO2可以用来制作汽车安全气囊，写出其放出气体的反应，1molNaN3可产生气体（STP）L。第6题（4分）当Cu(CN)2固体在1064nm激光烧蚀时，可以生成多种含有以CN-离子桥联的二配位Cu配合物。用质谱法研究了反应产物，得到了5个负离子质谱峰，其质荷比[m/Z]分别为：115.5，205.1，294.7，384.2，473.8；得到了3个正离子质谱峰，其质荷比[m/Z]分别为：153.1，242.6，和358.2。（说明：“质荷比”即微粒的相对原子质量和所带电荷的比值，如质荷比为115.5对应的微粒为Cu(CN)2-，其质荷比=[63.50+2(12.01+14.01)]/1=115.5）6-1质荷比[m/Z]为153.1的正离子质谱峰所代表的配合物可能的化学式为；6-2画出该配合物的二种可能结构。第7题(12分)今年5月18日国土资源部宣告我国在南海神狐海域进行的首次天然气水合物试采成功!这标志着我国成为全球第一个在海域可燃冰试开采中获得连续稳定产气的国家,引起国际社会的强烈关注。天然气水合物又叫可燃冰,是气体水合物的一种,气体水合物是一类通过氢键O-H-O将H2O分子结合成多面体孔穴的三维骨架主体结构，根据孔穴大小可以填入不同的气体分子。可燃冰具有巨大的资源前景,预测资源量相当于已发现煤、石油、天然气等化石能源的两倍以上，是世界公认的一种清洁高效的未来替代能源,我国储量世界第一。请根据题意完成如下问题。7-1天然气水合物包括Ⅰ型、Ⅱ型和H型三种基本晶体结构,Ⅰ型晶体形成立方晶胞,五角十二面体孔穴[512]的中心处在顶点和体心位置,其中2个十四面体[51262]的中心位置坐标(0,1/4,1/2)、(0,3/4,1/2),该晶体的晶体类型为；根据上述坐标及晶胞的对称性,可以确定一个晶胞中包含[51262]的个数为。7-2H型晶胞包括3个[512],2个[435663],1个[51268]孔穴,各孔穴结构如下图所示,[]内数字表示笼形多面体的多边形边数,上标表示该多边形的数目,孔穴的每个顶点均为H2O分子，根据欧拉定理[F(晶面数)+V(顶点数)=E(晶棱数)+2]可确定各孔穴的水分子数,则[435663]多面体孔穴的H2O分子数为个。[512][51262][435663][51268]7-3Ⅰ型晶体结构的化学式为nCH4·46H2O，假如H型晶胞中每个多面体孔穴填充一个甲烷分子,依据上述信息可推导出H型晶体的化学式为：。7-4水是人们迄今已知的由一种简单分子堆积出结构花样最多的化合物,氢键的复杂性是其主要原因,右图是冰Ⅶ的结构,立方晶胞参数a=343pm,密度1.49g·cm-3,则冰Ⅶ中的氢键键长为pm,已知六方冰的密度0.92g·cm-3,氢健键长约为276pm,试说明氢键是否是导致冰Ⅶ密度大的原因?为什么?2017年“扬子石化杯”第31届中国化学奥林匹克竞赛（江苏赛区）夏令营选拔赛试题共6页5/6Chemil