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中国化学会第30届全国高中学生化学竞赛（省级赛区）试卷及答案

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  • 第 30 届中国化学奥林匹克 (初赛 )试题 及答案
    第 1题 (8 分)
    1-1离子化合物 离子化合物 离子化合物 A2B由四种元素组成，一为氢另三第二周期。正、负离子皆两原构且 由四种元素组成，一为氢另三第二周期。正、负离子皆两原构且 由四种元素组成，一为氢另三第二周期。正、负离子皆两原构且 由四种元素组成，一为氢另三第二周期。正、负离子皆两原构且 由四种元素组成，一为氢另三第二周期。正、负离子皆两原构且 由四种元素组成，一为氢另三第二周期。正、负离子皆两原构且 由四种元素组成，一为氢另三第二周期。正、负离子皆两原构且 由四种元素组成，一为氢另三第二周期。正、负离子皆两原构且 由四种元素组成，一为氢另三第二周期。正、负离子皆两原构且 由四种元素组成，一为氢另三第二周期。正、负离子皆两原构且 由四种元素组成，一为氢另三第二周期。正、负离子皆两原构且 由四种元素组成，一为氢另三第二周期。正、负离子皆两原构且 由四种元素组成，一为氢另三第二周期。正、负离子皆两原构且 由四种元素组成，一为氢另三第二周期。正、负离子皆两原构且 由四种元素组成，一为氢另三第二周期。正、负离子皆两原构且 由四种元素组成，一为氢另三第二周期。正、负离子皆两原构且 由四种元素组成，一为氢另三第二周期。正、负离子皆两原构且 由四种元素组成，一为氢另三第二周期。正、负离子皆两原构且 由四种元素组成，一为氢另三第二周期。正、负离子皆两原构且 由四种元素组成，一为氢另三第二周期。正、负离子皆两原构且 均呈正四面体构型。 写出这种化合物的学式均呈正四面体构型。 写出这种化合物的学式均呈正四面体构型。 写出这种化合物的学式均呈正四面体构型。 写出这种化合物的学式均呈正四面体构型。 写出这种化合物的学式均呈正四面体构型。 写出这种化合物的学式均呈正四面体构型。 写出这种化合物的学式均呈正四面体构型。 写出这种化合物的学式均呈正四面体构型。 写出这种化合物的学式均呈正四面体构型。
    写出这种化合物的学式1-1 (NH(NH(NH4)2BeFBeFBeF4
    1-2对碱金属 碱金属 Li 、Na 、K、Rb 和 Cs ，随着原子序数增加 随着原子序数增加 随着原子序数增加 随着原子序数增加 随着原子序数增加 以下哪种性质 以下哪种性质 以下哪种性质 以下哪种性质 的递变不是单调的？简述原因。 递变不是单调的？简述原因。 递变不是单调的？简述原因。 递变不是单调的？简述原因。 递变不是单调的？简述原因。 递变不是单调的？简述原因。
    (a) (a) (a) 熔沸点 熔沸点 (b) 原子半径 原子半径 原子半径 (c) 晶体密度 晶体密度 晶体密度 (d) 第一电离能 第一电离能
    1-2 c 密度由 2个因素决定：质量和体积。碱金属晶结构类型相同 个因素决定：质量和体积。碱金属晶结构类型相同 个因素决定：质量和体积。碱金属晶结构类型相同 个因素决定：质量和体积。碱金属晶结构类型相同 个因素决定：质量和体积。碱金属晶结构类型相同 ,故密度取决于其 原子质量 原子质量 和原子体积。 原子序数增加 原子序数增加 ,碱金属原子质量和体积均增大 碱金属原子质量和体积均增大 碱金属原子质量和体积均增大 ,质量增大 有利于密度质量增大 有利于密度质量增大 有利于密度,但体积增大 却使 密度减小 ，因而导致 它们 的密度 变化不单调 。
    1-3保险粉 (Na 2S2O4·2H 2O)是重要的化工产品， 用途广泛重要的化工产品， 用途广泛重要的化工产品， 用途广泛重要的化工产品， 用途广泛重要的化工产品， 用途广泛重要的化工产品， 用途广泛可用来 可用来 除去废水 除去废水 除去废水 (pH~8) (pH~8) (pH~8) (pH~8) (pH~8) (pH~8) 中的 Cr(Cr(Cr(Ⅵ)，所得 含硫 产物中硫以 产物中硫以 产物中硫以 S( Ⅳ)存在 。写出反应 。写出反应 的离子 的离子 方程式。 方程式。 方程式。
    1-3 2CrO2CrO2CrO 42– + 3S 2O42– + 4H + 4H 2O → 2Cr(OH) O → 2Cr(OH) O → 2Cr(OH) O → 2Cr(OH) O → 2Cr(OH) O → 2Cr(OH) O → 2Cr(OH) 3↓ + 4SO + 4SO 32– + 2HSO + 2HSO 3–
    1-4化学合成的果常需要 化学合成的果常需要 化学合成的果常需要 化学合成的果常需要 化学合成的果常需要 一定 的时间才得以应用于日常生活。例如，化合物 的时间才得以应用于日常生活。例如，化合物 的时间才得以应用于日常生活。例如，化合物 的时间才得以应用于日常生活。例如，化合物 的时间才得以应用于日常生活。例如，化合物 的时间才得以应用于日常生活。例如，化合物 的时间才得以应用于日常生活。例如，化合物 的时间才得以应用于日常生活。例如，化合物 的时间才得以应用于日常生活。例如，化合物 的时间才得以应用于日常生活。例如，化合物 A合成于 1929 年，至 年，至 1969 年才被用作牙膏的添加剂和补填充成分。 年才被用作牙膏的添加剂和补填充成分。 年才被用作牙膏的添加剂和补填充成分。 年才被用作牙膏的添加剂和补填充成分。 年才被用作牙膏的添加剂和补填充成分。 年才被用作牙膏的添加剂和补填充成分。 年才被用作牙膏的添加剂和补填充成分。 年才被用作牙膏的添加剂和补填充成分。 年才被用作牙膏的添加剂和补填充成分。 A是离子晶体，由 是离子晶体，由 是离子晶体，由 NaFNaF 和 NaPONaPONaPO 3在熔 融状态 下反应得到。它 易溶于水，阴离子解产生氟和对人体无毒的另一 易溶于水，阴离子解产生氟和对人体无毒的另一 易溶于水，阴离子解产生氟和对人体无毒的另一 易溶于水，阴离子解产生氟和对人体无毒的另一 易溶于水，阴离子解产生氟和对人体无毒的另一 易溶于水，阴离子解产生氟和对人体无毒的另一 易溶于水，阴离子解产生氟和对人体无毒的另一 易溶于水，阴离子解产生氟和对人体无毒的另一 易溶于水，阴离子解产生氟和对人体无毒的另一 易溶于水，阴离子解产生氟和对人体无毒的另一 易溶于水，阴离子解产生氟和对人体无毒的另一 种离子。 离子。
    1-4-1写出合成 写出合成 写出合成 A的反应方程式 的反应方程式 。
    1-4-2写出 A中阴离子水解反应的 中阴离子水解反应的 中阴离子水解反应的 离子 方程式。 方程式。
    1-4-1 NaF + NaPONaF + NaPO NaF + NaPO NaF + NaPONaF + NaPO 3 → Na → Na → Na 2PO 3F
    1-4-2 PO 3F2–+ H 2O → H O → H O → H 2PO 4–+ F –
    第 2题 (9 分)
    鉴定 NO 3–离子 的方法之一是利用“棕色环”现象 方法之一是利用“棕色环”现象 方法之一是利用“棕色环”现象 方法之一是利用“棕色环”现象 方法之一是利用“棕色环”现象 方法之一是利用“棕色环”现象 方法之一是利用“棕色环”现象 方法之一是利用“棕色环”现象 ：将含有 NO 3–的溶液 的溶液 放入 试管 ，加入 FeSOFeSO 4，混匀 ， 然后顺着管壁 然后顺着管壁 然后顺着管壁 然后顺着管壁 然后顺着管壁 然后顺着管壁 加入浓 加入浓 加入浓 H2SO 4，在溶液 的界面上出现 “棕色环 棕色环 棕色环 ”。分离出棕色物质， 分离出棕色物质， 分离出棕色物质， 分离出棕色物质， 分离出棕色物质， 分离出棕色物质， 分离出棕色物质， 分离出棕色物质， 研究发现 其化学式为 化学式为 化学式为 化学式为 [Fe(NO)(H[Fe(NO)(H[Fe(NO)(H [Fe(NO)(H[Fe(NO)(H[Fe(NO)(H[Fe(NO)(H[Fe(NO)(H2O) 5]SO]SO]SO4。该物质显顺磁性， 。该物质显顺磁性， 。该物质显顺磁性， 。该物质显顺磁性， 。该物质显顺磁性， 磁矩为 3.8 μB (玻尔磁子 )，未成对 ，未成对 ，未成对 电子 分布在 中心离子周围。 中心离子周围。 中心离子周围。 中心离子周围。
    2-1写出 形成“棕色环 棕色环 ”的反应方程式。 的反应方程式。 的反应方程式。 的反应方程式。
    2-2推出 中心离子的 中心离子的 中心离子的 价电子组态 、自旋价电子组态 、自旋价电子组态 、自旋价电子组态 、自旋价电子组态 、自旋(高或低)和氧化态 氧化态 。
    2-3棕色物质中 棕色物质中 棕色物质中 NO 的键长与自由 的键长与自由 的键长与自由 的键长与自由 NO 分子中 分子中 N-O键长相比 键长相比 ，变长还是短？简述理由。 变长还是短？简述理由。 变长还是短？简述理由。 变长还是短？简述理由。 变长还是短？简述理由。 变长还是短？简述理由。
    2-1 形成“棕色环 ”的反应方程式 的反应方程式 ：
    3Fe (H 2O) 6 + NO+ NO + NO3– + 4H = 3Fe (H 2O) 6 + NO + NO + NO + NO + NO 2H2O
    Fe (H2O)62+ + NO = + NO = + NO = [Fe(NO)(H[Fe(NO)(H [Fe(NO)(H[Fe(NO)(H[Fe(NO)(H[Fe(NO)(H[Fe(NO)(H2O) 5]2+ + H 2O
    2-2 μeffeffeff=[ n(n+2)] +2)]1/2 = 3.8 μB 未成对电子数 ：n = 3 = 3
    中心铁离子的 价电子组态为 价电子组态为 价电子组态为 t2g 5eg2 在八面体场中 在八面体场中 呈高自旋状态
    中心离子 的氧化态为 +1
    2-3 3 N-O键长 变短。
    NO 除利用一对电子与中心离配位之外，还将个 除利用一对电子与中心离配位之外，还将个 除利用一对电子与中心离配位之外，还将个 除利用一对电子与中心离配位之外，还将个 除利用一对电子与中心离配位之外，还将个 除利用一对电子与中心离配位之外，还将个 除利用一对电子与中心离配位之外，还将个 除利用一对电子与中心离配位之外，还将个 除利用一对电子与中心离配位之外，还将个 除利用一对电子与中心离配位之外，还将个 除利用一对电子与中心离配位之外，还将个 排布在反键轨道上的 排布在反键轨道上的 排布在反键轨道上的 排布在反键轨道上的 电子转移给了金属离， 电子转移给了金属离， 电子转移给了金属离， 电子转移给了金属离， 电子转移给了金属离， 变为 NO +，N-O键级变为 级变为 3，故变短。 故变短。 故变短。
    第 3题 (1 3分)
    3-1好奇心是科学发展的内在动力之一。 好奇心是科学发展的内在动力之一。 好奇心是科学发展的内在动力之一。 好奇心是科学发展的内在动力之一。 好奇心是科学发展的内在动力之一。 好奇心是科学发展的内在动力之一。 好奇心是科学发展的内在动力之一。 P2O3和 P2O5是两种经典 两种经典 的化合物，其分子结构 的化合物，其分子结构 的化合物，其分子结构 的化合物，其分子结构 的化合物，其分子结构 已经 确定。自然而 确定。自然而 确定。自然而
    2
    然会有如下问题：是否存在磷氧原子比介 然会有如下问题：是否存在磷氧原子比介 然会有如下问题：是否存在磷氧原子比介 然会有如下问题：是否存在磷氧原子比介 然会有如下问题：是否存在磷氧原子比介 然会有如下问题：是否存在磷氧原子比介 于二者之间 的化合物？由此出发，学家成并证实了这些中二者之间 的化合物？由此出发，学家成并证实了这些中二

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