我爱奥赛网2006年第二届“我爱奥赛杯”高中化学竞赛试题
（2006年8月20日9：00-12：00共计3小时）
题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 总分 满分 6 11 4 9 12 10 8 10 10 9 11 100 得分 评卷人 竞赛时间3小时。迟到超过30分钟者不能进考场。开始考试后1小时内不得离场。时间到，把试卷(背面朝上)放在桌面上，立即起立撤离考场。
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请将答案写在指定的位置。
允许使用非编程计算器以及直尺等文具。
第1题（6分）
物质除了常见的气态(gas)，固态(solid)，液态(liquid)之外，还有第四种状态：超临界流体（SCF,supercriticalfluid）状态，近年来超临界状态以其独特的性质作为反应溶剂或介质，得到了广泛的研究和应用。超临界水是研究的热点之一。
以下是水在不同温度和压强下的状态示意图，试用gas，solid，liquid，SCF标出各区域代表的状态。
已知常温常压下水的摩尔熵值为S1,超临界状态下水的摩尔熵值为S2,比较S1,S2的大小。
Gobuty等人利用红外光谱研究了高温水中氢键的存在和温度的关系，得出在298-773K的温度范围内氢键度X与温度T的关系为近似为线性关系，298K时，水中氢键约为冰中氢键的59.2%,673K时，水中氢键约为冰中氢键的26.7%,试推测X,T的关系。
试说明研究超临界水体系反应的重要意义
第2题（11分）
已知：A,B,C,D,E为同一元素的氧化物。F为一种常见的盐。
液态A中存在两种离子
金属钠与液态A反应可生成F和B，残留在A中的B和A可结合生成C，使溶液成蓝绿色
A和E在一定条件下可以互相转化
E和臭氧反应可以得到D
回答下列问题
写出A,B,C,D，E的化学式及并画出他们的结构
由A到E转化，需要怎样的条件？
写出E和臭氧反应生成D的方程式
试提出金属钠与A反应的原理
第3题（4分）
网络学习和论坛讨论问题是目前很多同学新的学习途径，有网友在学习配合物知识时，经常见到铜、锌等元素的氨配合物，但是没有见到过铁的氨配合物，于是在“我爱奥赛网”的论坛上，发贴提问：存在铁的氨配合物吗？很多网友跟贴回答这个问题，现在请你帮助这位网友解决问题。
第4题（9分）
40年前，美国CaseWesternReserve大学的，G.A.Dlah教授实验室中的研究人员J.Lukas无意中将圣诞节晚会上用过的蜡烛扔进X与SbF5的混合溶液中，1Hnmr谱图显示该溶液中竟然稳定的存在异丁基碳正离子，实在魔力无穷，于是将此类溶液命名为MagicAcid，即魔酸或超强酸，其酸性比100%浓硫酸强几千亿倍。X可由CaF2与发烟硫酸在523K下反应，经蒸馏制得，X中含F元素为19%，
液态的X中存在自偶电离平衡，写出电离的方程式
X与B(OH)3作用，可以得到产物Y和一种常见酸Z，Y为平面结构，写出反应方程式
SO2与F2反应得到产物W，W在碱性条件下水解可得到X，X进一步水解可以得到两种常见酸Z和E。写出涉及的三个反应方程式
4.将异丁醇溶于X与SbF5形成的超强酸中，可形成稳定的异丁基碳正离子，试用方程式表示此过程。在水溶液中异丁基碳正离子能稳定存在吗？
第5题（12分）
以下是某一类重要的铂配合物的生产方法，用NaOH调节氯铂酸溶液至pH=12,煮沸2小时，冷却到室温，缓慢滴加硝酸溶液，调节pH至5，得到黄色沉淀（A），洗涤，干燥后备用。原子吸收光谱测量配合物（A）中铂含量为65.22%，失重分析实验得到两个阶段，120℃-300℃之间失重为24.09%,300℃-600℃第二次失重过程为10.70%。
写出该铂配合物的化学式和合成该配合物的方程式。
通过计算，写出第一次失重和第二次失重后的含铂产物的化学式。
X射线电子能谱分析表明，该配合物中存在两种Pt-O键，试画出该配合物的结构
第6题（10分）
自组装晶体包合物在医药、新材料等高技术领域有广泛的应用前景。如晶体A，其化学式为[（C2H5）4N+Cl-﹒2(NH2)2CO]，是一种典型的自组装晶体包合物。下图为研究该晶体结构时选定的一个结构单元：
试在上图中用标出所有氯离子的位置
尿素分子可形成二聚体，四聚体，试画出尿素二聚体，和四聚体的结构。形成多聚分子后发现能量与以单分子存在形式相比显著降低，试解释原因。
指出晶体内存在一些什么类型的作用力。
描述晶体A的晶体结构（50字以内）
第7题（共8分）
纳米结构材料由于晶粒尺寸小，比表面积大，量子效应明显，因而具有优异的物理化学性能。金属醇盐水解法是制备纳米粉体的有效方法，有机电解合成制备的金属醇盐，可直接作为溶胶凝胶法制备纳米材料的前驱体，后处理容易，对环境污染少。以下是一种铅醇盐配合物的电化学合成的主要装置：
产物经元素分析得各元素的质量分数为（%）：Pb41.81%C33.93%H4.88%
回答下面问题：
写出产物的化学式____________________________
写出两极反应式和总反应式：阳极：__________________________________________________阴极：__________________________________________________总反应：__________________________________________________
第8题（10分）
分子式为C7H14O的手性醇，经催化氢化吸收一分子氢后得到一个新的非手性醇。写出醇的可能结构。
烃A的含氢量为7.7%,分子量在300以下，且能使Br2-CCl4和稀冷KMnO4溶液褪色，在温和条件下，1molA催化加氢可以加1mol氢分子，若用KMnO4酸性溶液氧化，则仅得到一种二元酸B,B的一溴取代物只有一种。试推出该化合物A的可能结构，并命名。
第9题（共10分）
香料M可由下列方法合成，试回答问题
命名香料M________________________________
写出A,B,C,D,E的结构简式，以及条件F的内容
加入试剂的目的是什么？
第10题（9分）
软锰矿是最重要的锰矿石，主要成为为MnO2，不但在工业上有重要用途，如合金工业，干电池制造等等，在中学化学中也用途广泛，如制备氧气，氯气的催化剂。为了分析软锰矿中MnO2的含量，科研人员称取0.1226g软锰矿矿石，与氧化剂KClO3混和，在KOH介质中加强热，得到一种绿色的化合物，加水溶解，通CO2，得到紫红色溶液和黑色不溶物，过滤，用0.1050mol/L的Fe2+标准溶液滴定该溶液，用去24.20mL.(认为软锰矿中的杂质不参与反应)
写出上述过程中涉及的反应方程式
操作中通CO2的目的是什么？
计算该软锰矿中MnO2的含量
第11题（共11分）
2004年美国火星探测车在火星大气层分析到了A气体。A不太稳定，由三种短周期元素组成，其各元素的摩尔分数相等。A可由粉末状的KSCN与浓硫酸微热得到（产物中只有A是气体）。已知A的沸点223.4K，汽化热为18.62kJ/mol。当温度为00C时，A的密度是压强的函数。有人在00C时测得了如下数据：
P/atm 0.2 0.4 0.6 0.8 d/g·L-1 0.5338 1.082 1.6365 2.2056 1．试根据计算确定A的结构简式，指出分子的极性情况和中心原子的杂化形态。
2．写出制备A的化学反应方程式。
3.A也可由二元化合物B与SO3反应得到。已知B的沸点319.4K，汽化热为27.61kJ/mol，B作溶剂的沸点升高常数为Kb=2.335K·kg·mol-1。A和B是等电子体。试写出B与SO3反应制备A的化学反应方程式。
（注：沸点升高常数可以表示为Kb=R(Tb)2M/ΔvapH°m）
4.试推测火星表面的温度，简述你的理由。
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“我爱奥赛网”第二届我爱奥赛杯参考答案
一、（6分）1、
(1分，错一个全扣)
2、能量状态越高，摩尔熵变增大，S1
3、x=-0.000868T+0.851(2分)
4、（1）可以进行一些在通常条件下不能进行的反应（2）产物作为水，可以不除去（3）绿色，环保，无污染。(2分，说出两点即给满分)
二、（11分）
A：N2O4B：NOC：N2O3D：N2O5
E：NO2(分子式、结构式各0.5共5分)
由A到E，需要高温低压(1分)
2NO2+O3==N2O5+O2(2分,无氧气不得分)
A自偶电离生成NO+和NO3-,钠电子转移给NO+,放出NO
或用方程式表示N2O4==NO++NO3-Na+NO+==Na++NO(3分)
三、（4分）1、水溶液体系里，氨水显碱性，而三价铁和二价铁氢氧化物溶度积均很小，不管是三价铁还是二价铁都会生成氢氧化物沉淀。(2分)
2、不常见并不代表不存在，铁的氨配合物可能在非水溶剂中制备（注：实际上是存在的）。(2分)
四、（9分）1、2FSO3HFSO3H2++FSO3-(1分)
2、B(OH)3+3FSO3HBF3+3H2SO4(1分)
3、SO2+F2SO2F2
SO2F2+OH-FSO3H+F-
FSO3H+H2OH2SO4+HF(3分,每个一分)
4.
（CH3）3COH（CH3）3COH2+（CH3）3C++H3O+
(2分,方程式表达意思对即可)
不能稳定存在，易被水溶剂化，或和水结合，或水解(1分)
五、（12分）1、H2Pt(OH)6或Pt(OH)4(H2O)2(2分)
(2分，每个一分)
PtO2,Pt(4分，过程略)
(4分,各2分)
六、（10分）1、
（1分）
2、二聚体
（2分）
四聚体
（2分）
形成平面共扼体系，或大Π键使体系能量降低（1分）
3、氢键，范德华力（分子间作用力），静电引力（2分）
4、氯离子和尿素分子形成一个平面网状结构，四乙基铵离子嵌在层与层之间。（2分）
七、（8分）（1）Pb(OC2H5)2(CH3COCHCOCH3)2或Pb(CH3COCHCOCH3)2(OC2H5)2
如简写成Pb（OEt）2(acac)2亦可。（4分）
思路：可由各元素的质量分数求出Pb数为1，C数为14，H数为24，O数为6。设配体中有x个来自乙醇，y个来自乙酰丙酮，则据C数和O数可得：2x=5y=14，x+2y=6。解得x=y=2。
（2）阳极：Pb＝Pb4+＋4e－阴极：2CH3CH2OH＋2e－＝2CH3CH2O－＋H22CH3COCH2COCH3＋2e-＝2（CH3COCHCOCH3）-＋H2总反应：Pb＋2CH3CH2OH＋2CH3COCH2COCH3＝Pb(OC2H5)2(CH3COCHCOCH3)2+2H2
（4分，每个1分）
八、（10分）1、CH3CH2CH(CH=CH2)CH2CH2OHCH3CH2CH2CH(CH2CH=CH2)OH
CH3CH2CH2CH(CH=CHCH3)OHCH3CH(CH3)CH(C(CH3)=CH2)OH
CH3CH2C(CH=CH2)(CH3)CH2OH（5分，每个一分）
2、分析：经计算C,H比为1;1,设为CxHx,由题意知含一双键和苯环（设为y个），故不饱和度为：（2x+2-x）/2=1+4y，有x=8y
若y=1时，x=8,苯乙烯不符合
若y=2时,x=16,C16H16，结构如下，符合
(4分)
1，2-二对甲苯基乙烯1分
若y=3，x=24，分子量大于300，不符合。
九、（10分）1、Z-4-庚烯醇或顺式-4-庚烯醇(2分)
2、
FH2/Pd,BaSO4（6分,各1分）
3、保护醇羟基（2分）
十、（9分）1．
3MnO2+KClO3+6KOH=3K2MnO4+KCl+3H2O
3MnO42-+2H2O=MnO2+2MnO4-+4OH-
或3K2MnO4+2CO2=2KMnO4+MnO2+2K2CO3
MnO4-+5Fe2++8H+=Mn2++5Fe3++4H2O（3分，各1分）
2.酸化溶液，促使锰酸根歧化（2分）
3．
1MnO2—1MnO42-—2/3MnO4-—10/3Fe2+
110/3
0.1226x/86.940.1050×0.02420
X=54.05%（4分）
十一、（11分）1．以P-d/P作图，然后外推得M=60.0g/mol，加之是硫元素和另外两种元素，且原子比为1:1:1，所以是COS。（2分）
极性分子（1分）；C：sp杂化。（1分）
2．KSCN+2H2SO4+H2OKHSO4+NH4HSO4+COS↑（2分）
3．
=2.335K·kg·mol-1
M=76g/mol，所以为CS2(2分)
CS2+3SO3COS+4SO2(1分)
4．火星表面温度低，若较高，COS会分解。(2分)
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学校班级考场考号姓名
装订线
H
HO-----HNH
NCCN
HNH-----OH
H
H
HO-----HNH
NCCN
HNH-----OH
H
H+
-H2O
HSO3F稴bF5
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