2016年“扬子石化杯” 第30届中国化学奥林匹克竞赛（江苏赛区）夏令营暨选拔赛试题

2016年“扬子石化杯”第30届中国化学奥林匹克竞赛（江苏赛区）夏令营暨选拔赛试题（2016年7月17日8:30-11:30共计3h）题号12345678910总分满分1212910105129138100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。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气体常数R＝8.31447J·K－1·mol－1法拉第常数F＝96485C·mol－1阿伏加德罗常数NA＝6.022142×1023mol－1第1题（12分）1-1二氧化碳是自然界碳循环中的重要物质。植物通过光合作用将二氧化碳和水转化为碳水化合物和___________；溶解了二氧化碳的雨水和地下水可以将石灰岩变为可溶的____________（填化学式）；CO2分子是____________分子（填“极性”或“非极性”），可以与许多物质反应，下列物质中能与二氧化碳反应的是____________________。A.金属镁B.苏打C.小苏打D.二氧化硫1-2硫-氮化合物在无机化学中是一个非常活跃的研究领域。实验测得S2N2分子为环状四方平面型结构，对称性为D2h点群，S-N键长为165pm，键角约为90°。S原子的价电子排布为_______________；从离域π键的角度分析，S2N2分子可看成是S和N原子间通过杂化轨道形成σ键的环状四方平面分子骨架，在垂直分子平面方向形成了一个离域大π键。S2N2中N原子的杂化方式为_______________，离域大π键可表达为__________________。第2题（12分）2-1分析某一种不纯的Na2S，已知其中除含有Na2S·9H2O外，还含有Na2S2O3·5H2O，取此试样10.00g配制成500.0mL溶液。（1）取试样溶液25.00mL于碘量瓶中，加入50.00mL0.05250mol·L-1的I2，用0.1010mol·L-1Na2S2O3溶液滴定多余的I2，用去16.91mL。（2）取50.00mL试样溶液，用ZnCO3悬浮液沉淀除去其中的Na2S后（忽略体积影响），取滤液的一半，用0.05000mol·L-1I2溶液滴定其中的Na2S2O3，用去5.65mL。请写出上述实验涉及的化学方程式。_____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________根据以上实验结果，可算出该不纯的硫化钠样品中：Na2S·9H2O的质量分数为_______________，Na2S2O3·5H2O的质量分数为_____________。2-2人体正常血液的pH值维持在7.35-7.45间，且数值不会因为少量酸碱性的物质进入血液而发生明显变化，原因是血液中含有缓冲物质，主要由H2CO3/NaHCO3予以调节。人体运动时肌肉收缩产生的乳酸如果过多的进入血液，导致pH＜7.3则会造成酸中毒（Acidosis）。计算血液pH与c(H2CO3)/c(HCO3-)的关系式为：______________________________________；当血液pH为7.35时，其中的c(H2CO3)/c(HCO3-)比值为______________________________。（已知H2CO3的电离常数pKa1=6.35，pKa2=10.33）第3题（9分）在元素化学中，氮族元素性质的变化基本上是规律的，是由典型非金属元素到典型金属元素铋的一个完整过渡。请回答下列问题：3-1NCl3和PCl3均会发生水解，但水解产物不同，请分别写出NCl3和PCl3发生水解的反应方程式：______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________3-2NH3分子是常用的Lewis碱，能与许多金属离子发生Lewis酸碱加合反应。PH3、N2H4分子也是Lewis碱，PH3分子的碱性比NH3___________（填“强”或“弱”）；N2H4分子的碱性比NH3___________（填“强”或“弱”）。PH3分子的配位能力比NH3___________（填“强”或“弱”）。3-3铋酸钠在酸性介质中是强氧化剂。请写出在酸性介质中铋酸钠氧化+2价锰离子的离子反应方程式：_____________________________________________________________________________。第4题（10分）4-1铁、钴、镍通常称为铁系元素，元素性质有很多相似性，如都有磁性，都属于中等活泼金属，都能与常见配体形成配合物。但Fe2+和Ni2+在氨水中的反应现象不同，Fe2+在氨水中先生成______色沉淀，放置后最终转变成红棕色沉淀，红棕色沉淀的化学式为____________。4-2镍有六配位单核配位化合物[NiA2(NO2)2]，其中部分元素组成为：Ni：21.66%，N：31.03%，C：17.73%；未知配体A中不含氧；在配合物中已知配体的氮氧键不等长。该配位化合物的化学式为__________________________________；配合物的几何构型为_______________；配位原子为____________________。第5题（10分）根据英国地质调查局的报告，我国是世界上锑产量最大的国家，产量占全球的84%。锑在自然界中主要存在于辉锑矿(Sb2S3)中，湖南省冷水江市的锡矿山是世界最大锑矿，估计储量为210万吨。5-1写出锑原子的核外电子排布，并以此判断其最常见的三个化合价：______________________________________________________________________________。5-2在一些安全火柴的火柴头中使用了三硫化二锑。写出其燃烧时的化学反应方程式：______________________________________________________________________________。5-3锑有两种常见氟化物。取其高价态的氟化物，在它的HF溶液中慢慢加入H2O2，得锑含量为44.97%的白色离子化合物A，其阴离子呈八面体结构。A的结构简式为_______________，A不稳定，易缓慢分解为B和某种气体，写出生成B的化学方程式：______________________________________________________________________________。第6题（5分）在298K，标准压力下，以Pt电极电解CuSO4和ZnSO4的混合水溶液。设电解起始时，溶液pH=7，CuSO4和ZnSO4的浓度均为0.1mol·L-1，并设H2在Pt、Cu及Zn电极上的超电势分别为0.6、0.8及0.7V。已知(Cu2+/Cu)=0.337V，(Zn2+/Zn)=-0.763V。6-1电解时，阴极可能析出的物质有___________________________________；6-2阴极首先析出的物质是________________________________；6-3当第二种物质开始析出时，第一种析出物质的相应离子的剩余浓度是________________。第7题（12分）碘的发现有着非同一般的经历，碘晶体也是一种有着美丽金属光泽而与众不同的非金属单质，碘对生命是极其重要的元素，其金属化合物在特种材料领域也呈现出卓越的性能。X-射线单晶衍射实验表明，碘晶体属于正交晶系，晶胞参数a=713.6pm，b=468.6pm，c=978.4pm；原子坐标：I(0，0.15,0.12；0,0.35,0.62；0,0.65,0.38；0.50,0.65,0.12)。7-1上图画出了I2晶胞的部分原子，请根据你学过的晶体结构知识，在上图中把晶胞中的其它原子补充完整；由此判断碘的晶胞类型是__________________；结构基元的内容是___________。7-2在I2晶胞中，I2在垂直于x轴的平面堆积形成层形结构，碘晶体的性质与其晶体中分子间的接触距离密切相关，根据题目所给数据计算，I-I共价键键长、层内以及层间I2分子间的最短接触距离分别为________________、________________、________________（pm）。7-3I2晶体的金属光泽是其与一般的非金属单质完全不同的性质，已知I原子的范德华半径为218pm，试结合7-2中的计算结果给出一个合理的解释；_____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。第8题（9分）Diels-Alder反应是一种合成氮杂环化合物的重要方法。水是代替有机溶剂最绿色、最便宜的溶剂，在很多Diels-Alder反应里具有优异的效果，不仅能提高产率而且提高立体选择性。据报道，有人据此原理合成了化合物(G)，合成路线如下：8-1写出化合物A的系统命名：__________________________；8-2写出化合物B及C的结构简式：B：_____________________________；C：_____________________________。8-3化