第27届中国化学奥林匹克(初赛)试题及解答

第27届中国化学奥林匹克(初赛)试题及解答

第1题(12分) 写出下列化学反应的方程式

1-1 加热时，三氧化二锰与一氧化碳反应产生四氧化三锰。

1-2 将KCN加入到过量的CuSO4水溶液中。

1-3 在碱性溶液中，Cr2O3和K3Fe(CN)6反应。

1-4 在碱性条件下，Zn(CN)42?和甲醛反应。

1-5 Fe(OH)2在常温无氧条件下转化为Fe3O4。

1-6 将NaNO3粉末小心加到熔融的NaNH2中，生成NaN3（没有水生成）。

1-1 3Mn2O3＋CO＝2Mn3O4＋CO2 2分

1-2 4CN?＋2Cu2+＝2CuCN＋(CN)2 2分

1-3 Cr2O3＋6Fe(CN)63?＋10OH? ＝2CrO42?＋6Fe(CN)64?＋5H2O 2分

1-4 Zn(CN)42?＋4H2CO＋4H2O＝4 HOCH2CN＋Zn(OH) 42?? 2分

1-5 3Fe(OH)2＝Fe3O4＋H2＋2H2O 2分

1-6 NaNO3＋3NaNH2＝NaN3＋NH3＋3NaOH 2分

2-6向K2Cr2O7和NaCl的混合物中加入浓硫酸制得化合物X（154.9 g mol-1）。X为暗红色液体，沸点117 oC，有强刺激性臭味，遇水冒白烟，遇硫燃烧。X分子有两个相互垂直的镜面，两镜面的交线为二重旋转轴。写出X的化学式并画出其结构式。

X的化学式： CrO2Cl2 2分

X的结构式：

1分

2-8甲烷在汽车发动机中平稳、完全燃烧是保证汽车安全和高能效的关键。甲烷与空气按一定比例混合，氧气的利用率为85%，计算汽车尾气中O2、CO2、H2O和N2的体积比（空气中O2和N2体积比按21: 79计；设尾气中CO2的体积为1）。

甲烷完全燃烧：CH4＋2O2＝CO2＋2H2O

1体积甲烷消耗2体积O2生成1体积CO2和2体积H2O 1分

剩余O2的体积：2.35 – 2 ＝ 0.35 1分

混合气中N2的体积：2.35? 79/21= 8.84 N2不参与反应，仍保留在尾气中。

汽车尾气中，O2、CO2、H2O和N2的体积比为0.35:1:2:8.84。 1分

第3题(11分)白色固体A，熔点182oC，摩尔质量76.12 g mol?1，可代替氰化物用于提炼金的新工艺。A的合成方法有：（1）142oC下加热硫氰酸铵；（2）CS2与氨反应；（3）CaCN2和(NH4)2S水溶液反应(放出氨气)。常温下，A在水溶液中可发生异构化反应，部分转化成B。酸性溶液中，A在氧化剂（如Fe3+、H2O2和O2）存在下能溶解金，形成取sp杂化的Au(I) 配合物。

3-1画出A的结构式。

3-2分别写出合成A的方法（2）、（3）中化学反应的方程式。

3-3画出B的结构式。

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3-4写出A在硫酸铁存在下溶解金的离子方程式。

3-5 A和Au(I)形成的配合物中配位原子是什么？

3-6在提炼金时，A可被氧化成C：2A→C + 2e? ；C能提高金的溶解速率。画出C的结构式。写出C和Au反应的方程式。 3-1

2分

3-2

反应（2）： CS2 +3NH3→(H2N)2C=S + NH4HS 1分

产物为（NH4）2S 得0.5分

反应（3）： CaCN2 + (NH4)2S + 2H2O→(H2N)2C=S + Ca(OH)2 +2NH3 1分

3-3

2分

3-4 1分

3-5 配位原子为S。 1分

3-6

或

写成下二式不得分： 2分

和

C和Au反应的方程式：

S2C2(NH2)42+ + 2Au + 2SC(NH2) 2 → 2Au[SC(NH2)2]2+ 1分

第4题(7分)人体中三分之二的阴离子是氯离子，主要存在于胃液和尿液中。可用汞量法测定体液中的氯离子：以硝酸汞（II）为标准溶液，二苯卡巴腙为指示剂。滴定中Hg2+与Cl?生成电离度很小的HgCl2, 过量的Hg2+与二苯卡巴腙生成紫色螯合物。

4-1 简述配制硝酸汞溶液时必须用硝酸酸化的理由。

抑制Hg2+水解。 1分

第6题（10分）某同学从书上得知，一定浓度的Fe2+、Cr(OH)4?、Ni2+ 、MnO42? 和CuCl3? 的水溶

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液都呈绿色。于是，请老师配制了这些离子的溶液。老师要求该同学用蒸馏水、稀硫酸以及试管、胶头滴管、白色点滴板等物品和尽可能少的步骤鉴别它们，从而了解这些离子溶液的颜色。请为该同学设计一个鉴别方案，用离子方程式表述反应并说明发生的现象（若A与B混合，必须写清是将A滴加到B中还是将B滴加到A中）。

答案：

第1步：在点滴板上分别滴几滴试样，分别滴加蒸馏水，颜色变蓝者为CuCl3???1分

CuCl3?＋4H2O ＝ Cu(H2O)42+＋3Cl?? 1分

第2步：另取其他4种溶液，滴加到点滴板上，分别滴加稀硫酸。生成绿色沉淀的是Cr(OH)4??(随酸量增加又溶解)；溶液变紫红且生成棕色沉淀的是MnO42-。 1分+1分

Cr(OH)4? ＋H+ ＝ Cr(OH)3＋H2O 1分

Cr(OH)3＋3H+ ＝ Cr3+＋3H2O

3MnO42?＋4H+ ＝ 2MnO4?＋MnO2＋2H2O 1分

若第1步用稀H2SO4，评分标准同上。

第3步：将Cr(OH)4? 分别滴加到 Fe2+ 和 Ni2+ 的试液中，都得到氢氧化物沉淀。颜色发生变化的是Fe2+，不发生变化的是 Ni2+ 。 1分+1分

Fe2++2Cr(OH)4? =Fe(OH)2 +2Cr(OH)3 0.5分

4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3 0.5分 Ni2++2Cr(OH)4? =Ni(OH)2 +2Cr(OH)3 1分

第7题(5分) 根据所列反应条件，画出A、B、C、D和F的结构简式。

每个结构简式1分，其他答案不得分。

第8题(10分) 画出下列反应中合理的、带电荷中间体1、3、5、7和8以及产物2、4、6、9和10的结构简式。 8-1

8-2

8-3

8-4

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8-1

8-2

8-3

8-4

9-2某同学进行如下实验时在碱性条件下得到了两个产物D和E，产率分别为74.3%和25.7%。

（1）画出产物D和E的结构简式。

（2）指明此反应所属的具体反应类型。

（3）简述D产率较高的原因。

（4）简述反应体系加入二氧六环的原因。

（1）

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每结构简式1分，其他答案不得分。

（2）

芳香亲核取代反应 1分， 只答取代反应给0.5分。

（3）

正丁胺中氮原子的亲核能力比水中氧原子的强，而二级芳香胺中氮原子的亲核能力比水中氧原子的弱，因此使得D的产率高。 2分

（4）

为了增加有机反应物在水中的溶解度。 1分

其他答案不得分。

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