第29届化学决赛(冬令营)模拟试题

第29届中国化学奥林匹克（决赛）理论试题模拟试题

2015年4月1日 武汉

by TPZero

第1题（20分）化学周期性原理对无机化学的研究十分重要，元素周期表能使

已知的化学事实系统化和合理化，能预言新的化学事实并进一步提出富有成果的研究领域。在周期表中处于相近位置的元素常常会有相似的性质：

1-1 氮、磷、铋都是VA 族元素，它们都可以形成氯化物，例如：NCl3、PCl3、PCl5 和BiCl3。 1-1-1 试解释为什么不存在NCl5 及BiCl5 而有PCl5。

1-1-2 请写出NCl3、PCl3、BiCl3 水解反应反应方程式。

1-1-3 热电材料Bi2Te（3-x） 的性质在x 由正值变负值时会发生急剧的变化，欲使x由+0.01变

到 -0.01，应在5.000gBi2Te（3-x）中加碲多少克。

1-1-4 四氮化四硫在沸腾的碱性溶液中会发生歧化反应，歧化产物取决于溶液碱性的强弱。

在弱碱性溶液中，产物中硫的高氧化态阴离子为连硫酸根离子，其中含硫质量分数为50%；在强碱性溶液中，歧化产物的两个阴离子中硫均呈正整数氧化态。在两个歧化反应中硫的低氧化态（+2 价）阴离子产物是相同的，写出这两个歧化反应的离子方程式。 1-2 比较HF 和H2O 沸点和气化热的高低和大小，并简述理由。

1-3 Be为ⅡA 族第一个元素，Zn为ⅡB 族第一个元素，它们在化学性质上亦 有部分相似之处。

1-3-1 乙酸铍溶于水制得配合物A，A 中氧有2 种环境，个数比为12:1，氢只 有一种环境。分子为Td 点群，试写出其化学式并画出结构。

1-3-2 乙酸铍可由A 和无水乙酸和乙酰氯反应得到，写出该过程的化学方程式。 1-3-3 为什么乙酸铍易水解，请给出2 点最主要的原因。

1-3-4 将锌溶于等浓度等体积的少量乙酸和盐酸溶液，实验发现产生的氢气量不同，试用三

个观点解释之。

1-3-5 铍对生物体有较大的毒性，请从配位化学的角度给出最主要的原因。

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第2题（6分）

五氧化二氮是硝酸的酸酐，可通过在低温下用五氧化二磷脱水制得。其常温是晶体，具有很高的蒸汽压，在气相或在惰性溶剂中都能全部分解，产物为氧、二氧化氮和四氧化二氮的混合物。其分解反应为：

此反应为一级反应。由于分解产物NO2 和N2O4 均溶于CCl4 中，只能有O2

逸出，故N2O5在CCl4中的分解可用气量管测定分解产物逸出的O2的体积来测定。下表是0.7372 g 固体N2O5 在303K和101.325kpa下的实验数据：

2-1 求算此反应的速率常数k 及半衰期t1/2 。

2-2 当温度为303K时，分解90.0%所需时间为多少秒。

2-3 已知该反应活化能为1.03×105 J·mol-1，若要求2400 秒内收集60.00ml O2

(303K时的体积)，问需在什么条件下进行实验。（气体按理想气体处理）

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第3题（10分）

过氧乙酸是一种消毒剂，可用过氧化氢与乙酸反应制取。调节乙酸和过氧化氢的浓度可得到不同浓度的过氧乙酸。

过氧乙酸含量的分析方法如下：

准确称取0.5027g过氧乙酸试样，置于预先盛有40ml H2O、5ml 3mol/L H2SO4

溶液和2～3滴1mol/L MnSO4溶液并已冷却至5℃的碘量瓶中，摇匀，用0.02366 mo/L KMnO4标准溶液滴定至溶液呈浅粉色（30秒不退色），消耗了12.49ml KMnO4标准溶液；随即加入10ml 20% KI溶液和2～3滴(NH4)2MoO4溶液，轻轻摇匀，加塞，在暗处放置5～10min，用0.1018mol/L Na2S2O3标准溶液滴定，接近终点时加入3ml 0.5%淀粉指示剂，继续滴定至蓝色消失，并保持30秒不重新显色，为终点，消耗了23.61ml Na2S2O3标准溶液。

3-1 写出与测定有关的化学方程式。

3-2 推测加入钼酸铵的作用。

3-3 计算过氧乙酸的质量分数（要求3位有效数字）。

3-4 简述为什么此法实验结果只能达到3位有效数字。

3-5 过氧乙酸不稳定，易受热分解，写出热分解反应方程式。

3-6 第二个滴定应在什么介质中进行，试给出并用方程式解释理由。

第4题（7分）

已知：298.2K，反应：A + 2B = 2C + 2D 的速率方程为 v = k[A]x[B]y

4-1 当A、B 的初始浓度分别为0.010、0.020mol·L-1 时，测得反应物B 在

不同时刻的浓度数据如下：

试求该反应的总反应级数。

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4-2 当A、B 的初始浓度均为0.020 mol·L-1 时，测得初始反应速率为实验(1)

的1.4 倍， 求A 和B 的反应级数x 和y。

4-3求算反应速率常数k。

第5题（12分）纳米尺寸的金属簇合物的性质与大颗粒的物质不同。为研究银 纳米簇合物的电化学性质，设计了如下原电池（式中右边的半电池的电势较

高）；

, 5-1 计算AgCl的溶度积。

5-2 计算Ag5 和Ag10 纳米簇的标准电极电势。

5-3 解释为什么银的电极电势与银的颗粒大小有关。

5-4 将上述原电池作下列变化：

(a) 使第二个实验中的Ag10纳米簇和Ag5纳米簇电池的电解质的pH = 13。 (b) 使第二个实验中的Ag10纳米簇和Ag5纳米簇电池的电解质的pH = 5。

(c) 使第二个实验中的Ag10纳米簇和Ag5纳米簇电池的电解质组成改为 pH = 7，c(Cu2+) = 0.001 mol·L-1，c(Ag+) = 10-10 mol·L-1。

通过计算定性说明随着反应不断进行，会有什么变化发生，并给出方程式。

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第6题（6分）下左图所示晶胞是一种经典的纳米材料的晶体结构，其空间群用

晶体学国际表表示为R3-c，这种晶体正是这个空间群的典型代表之一。 6-1 写出这个晶体的化学式。

6-2 如果将B3+看做ccp堆积，那么Yb3+可以看成什么堆积方式，O2-可以近似看成 什么堆积方式。

6-3 这个晶体属于什么晶系，常见的晶体还有什么也属于这个晶系。

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