2023年第37届中国化学奥林匹克（初赛）化学试题
全国
高三
竞赛
2023-10-04
1119次
整体难度：
困难
考查范围：
认识化学科学、物质结构与性质、化学反应原理、化学与STSE、竞赛、有机化学基础
2023年第37届中国化学奥林匹克（初赛）化学试题
全国
高三
竞赛
2023-10-04
1119次
整体难度：
困难
考查范围：
认识化学科学、物质结构与性质、化学反应原理、化学与STSE、竞赛、有机化学基础
一、解答题 添加题型下试题
解答题-结构与性质
|
困难(0.15)
名校
1. 镓的化合物
(1)半导体工业中通过刻蚀制造微纳结构，GaN是重要的半导体材料，通常采用含氯气体在放电条件下进行刻蚀。写出利用Ar-Cl2混合气体放电刻蚀GaN的化学方程式_____ 。
(2)金属镓熔点很低但沸点很高其中存在二聚体Ga．1990年，科学家将液态Ga和l2在甲苯中超声处理，得到了组成为Gal的物质。该物质中含有多种不同氧化态的Ga，具有两种可能的结构，分子式分别为Ga4I4(A)和Ga6I6(B)，二者对应的阴离子分别为C和D，两种阴离子均由Ga和I构成且其中所有原子的价层均满足8电子。写出示出A和B组成特点的结构笱式并标出Ga的氧化态_____ ，画出C和D的结构_____ 。
(3)GaI常用于合成低价Ga的化合物。将GaI与Ar’Li(Ar’基如图所示，解答中直接采用简写Ar’)在-78℃的甲苯溶液中反应，得到晶体E，E中含有2个Ga原子：E在乙醚溶液中与金属钠反应得到晶体F，X射线晶体学表明，F中的Ga-Ga键长比E中短0.028nm。关于F中Ga-Ga的键级历史上曾有过争议，其中一种观点认为，F中的Ca价层满足8电子。基于该观点，画出E和F的结构式_____ 。
(1)半导体工业中通过刻蚀制造微纳结构，GaN是重要的半导体材料，通常采用含氯气体在放电条件下进行刻蚀。写出利用Ar-Cl2混合气体放电刻蚀GaN的化学方程式
(2)金属镓熔点很低但沸点很高其中存在二聚体Ga．1990年，科学家将液态Ga和l2在甲苯中超声处理，得到了组成为Gal的物质。该物质中含有多种不同氧化态的Ga，具有两种可能的结构，分子式分别为Ga4I4(A)和Ga6I6(B)，二者对应的阴离子分别为C和D，两种阴离子均由Ga和I构成且其中所有原子的价层均满足8电子。写出示出A和B组成特点的结构笱式并标出Ga的氧化态
(3)GaI常用于合成低价Ga的化合物。将GaI与Ar’Li(Ar’基如图所示，解答中直接采用简写Ar’)在-78℃的甲苯溶液中反应，得到晶体E，E中含有2个Ga原子：E在乙醚溶液中与金属钠反应得到晶体F，X射线晶体学表明，F中的Ga-Ga键长比E中短0.028nm。关于F中Ga-Ga的键级历史上曾有过争议，其中一种观点认为，F中的Ca价层满足8电子。基于该观点，画出E和F的结构式
【知识点】 氧化还原反应方程式的书写与配平解读 物质结构与性质综合考查解读 晶胞
您最近一年使用：0次
2023-09-07更新
|
316次组卷
|
2卷引用：2023年第37届中国化学奥林匹克（初赛）化学试题
二、填空题 添加题型下试题
填空题
|
困难(0.15)
2. 复盐的组成
在NH4Cl-CuCl-H2O体系中，结晶出一种淡蓝色的物质A，其组成可表示为xNH4Cl·CuCl2·yH2O。称取1.4026g晶体A，溶于水并在250mL容量瓶中定容。Cl-分析：移取25.00mL溶液，加入2滴0.5%荧光黄的乙醇溶液和一滴稀NaOH溶液，再加2mL0.5%淀粉溶液，用0.1036molL-1AgNO3溶液滴定(反应1)，至出现粉红色，消耗19.52mL：Cu2+分析：移取25.00mL溶液，加入1molL-1H2SO4溶液5mL，再加固体KI1.5g，混匀并放置(反应2)，用0.02864molL-1Na2S2O3溶液滴定(反应3)，至棕色较浅时加入2mL0.5%淀粉溶液，继续滴至蓝紫色恰好消失，消耗17.65mL。
(1)写出反应1-3的方程式_____ 。
(2)通过计算确定A中x和y的值。(NH4Cl式量53.49，CuCl2式量134.5)_____ 。
在NH4Cl-CuCl-H2O体系中，结晶出一种淡蓝色的物质A，其组成可表示为xNH4Cl·CuCl2·yH2O。称取1.4026g晶体A，溶于水并在250mL容量瓶中定容。Cl-分析：移取25.00mL溶液，加入2滴0.5%荧光黄的乙醇溶液和一滴稀NaOH溶液，再加2mL0.5%淀粉溶液，用0.1036molL-1AgNO3溶液滴定(反应1)，至出现粉红色，消耗19.52mL：Cu2+分析：移取25.00mL溶液，加入1molL-1H2SO4溶液5mL，再加固体KI1.5g，混匀并放置(反应2)，用0.02864molL-1Na2S2O3溶液滴定(反应3)，至棕色较浅时加入2mL0.5%淀粉溶液，继续滴至蓝紫色恰好消失，消耗17.65mL。
(1)写出反应1-3的方程式
(2)通过计算确定A中x和y的值。(NH4Cl式量53.49，CuCl2式量134.5)
【知识点】 离子方程式的书写解读 酸碱中和滴定原理的应用解读
您最近一年使用：0次
填空题
|
较难(0.4)
解题方法
3. 海水中锂的提取
随着锂电池的广泛应用，锂已成为重要的战略资源，被称为白色石油。据估计，海水中锂的总含量为陆地锂总含量的5000倍以上，但海水中锂的质量浓度仅为0.1-0.2ppm，从海水提取锂首先需要对低浓度的Li+进行选择性富集。Li+能够嵌入某些氧化物并在一定条件下脱出，据此可以进行Li+的富集。
(1)以Li2CO3和MnO2为原料，充分混合后在720°C下煅烧3h，冷至室温后即可得到复合氧化物LiMn2O4(LMO)。用1molL-1的HCl在60°C处理LMO，将其中所有Li+置换后得到HMO，HMO可以和Li+反应再生成LMO，然后LMO与酸作用脱出Li+从而实现Li+富集。如此，可以循环处理。
①写出合成LiMn2O4的方程式_____ 。
②用酸处理LMO时，除离子交换反应之外，也会发生一个副反应，该副反应导致固体中Mn的平均氧化态有所升高，写出副反应对应的化学方程式。这一副反应对再生后的HMO的锂富集性能有何影响_____ ？
(2)利用电化学富集锂也是有效的方法之一、某电化学系统如图所示，其包含两个电池单元，中间区域置有具有一维孔道结构的λ-MnO2，该孔道可以容纳合适的阳离子进出。MnO2电极通过阳离子交换膜与两个电化学池中的对电极隔开，腔室1和2中的电解质分别为0.5M的Na2SO4.和0.1M的LiOH．该电化学系统的工作步骤如下：
i．向MnO2所在腔室通入海水，启动电源1，使海水中的Li+进入MnO2结构而形成LixMn2O4；
ii．关闭电源1和海水通道，启动电源2，同时向电极2上通入空气，使LixMn2O4中的Li+脱出进入腔室2。
①为衡量MnO2对Li+的富集效果，将0.50M的LiC1溶液通入MnO2(4.8mg)所在腔室，启动电源1，使电流恒定在5.0mA，累计工作325s后发现MnO2的电极电势快速下降，计算所得LixMn2O4中的x_____ 。
②写出上述过程中发生腔室2中阴极和阳极上的电极反应_____ 。
随着锂电池的广泛应用，锂已成为重要的战略资源，被称为白色石油。据估计，海水中锂的总含量为陆地锂总含量的5000倍以上，但海水中锂的质量浓度仅为0.1-0.2ppm，从海水提取锂首先需要对低浓度的Li+进行选择性富集。Li+能够嵌入某些氧化物并在一定条件下脱出，据此可以进行Li+的富集。
(1)以Li2CO3和MnO2为原料，充分混合后在720°C下煅烧3h，冷至室温后即可得到复合氧化物LiMn2O4(LMO)。用1molL-1的HCl在60°C处理LMO，将其中所有Li+置换后得到HMO，HMO可以和Li+反应再生成LMO，然后LMO与酸作用脱出Li+从而实现Li+富集。如此，可以循环处理。
①写出合成LiMn2O4的方程式
②用酸处理LMO时，除离子交换反应之外，也会发生一个副反应，该副反应导致固体中Mn的平均氧化态有所升高，写出副反应对应的化学方程式。这一副反应对再生后的HMO的锂富集性能有何影响
(2)利用电化学富集锂也是有效的方法之一、某电化学系统如图所示，其包含两个电池单元，中间区域置有具有一维孔道结构的λ-MnO2，该孔道可以容纳合适的阳离子进出。MnO2电极通过阳离子交换膜与两个电化学池中的对电极隔开，腔室1和2中的电解质分别为0.5M的Na2SO4.和0.1M的LiOH．该电化学系统的工作步骤如下：
i．向MnO2所在腔室通入海水，启动电源1，使海水中的Li+进入MnO2结构而形成LixMn2O4；
ii．关闭电源1和海水通道，启动电源2，同时向电极2上通入空气，使LixMn2O4中的Li+脱出进入腔室2。
①为衡量MnO2对Li+的富集效果，将0.50M的LiC1溶液通入MnO2(4.8mg)所在腔室，启动电源1，使电流恒定在5.0mA，累计工作325s后发现MnO2的电极电势快速下降，计算所得LixMn2O4中的x
②写出上述过程中发生腔室2中阴极和阳极上的电极反应
【知识点】 电解原理的理解及判断解读 海水中盐的开发及利用解读
您最近一年使用：0次
填空题
|
困难(0.15)
4. 向H2Pt(OH)6水溶液中加入足量的Na2S2O3溶液，调整pH至11.4，在高压水热釜中150℃反应17h，得到一种深棕色的晶体(A·nH2O)。A是一种钠盐，式量为1359.4，A的阴离子B是种含三个Pt原子的多核络离子，仅含Pt、S、O三种元素，B中所有Pt的化学环境一致，配位原子均为s且Pt的配位数与典型的单核Pt配合物相同，存在两种化学环境不同的S，不存在Pt-Pt键和S-S键。
(1)通过计算和分析确定络离子B的组成_____ 。
(2)画出B的结构式_____ 。
(3)写出生成配合物A的化学方程式_____ 。
(1)通过计算和分析确定络离子B的组成
(2)画出B的结构式
(3)写出生成配合物A的化学方程式
您最近一年使用：0次
三、解答题 添加题型下试题
解答题-结构与性质
|
较难(0.4)
5. 同为常见小分子，NO星光熠熠，H2S却臭名昭著。然而，近期研究发现，在生命体系中NO与H2S窃窃私语。研究二者的相互作用对于解开生命起源、理解生理过程的奥秘至关重要。NO与H2S之间的反应及产物非常复杂，这里我们一起关注一些重要的基本问题。
(1)早在19世纪，NO与H2S的反应就受到关注。依赖于反应条件甚至容器(表面可能作为催化剂)，可以得到多种产物。最简单的一种就是产物中出现两种单质(反应1)，而反应过程出现笑气也是绕不开的步骤(反应2)，条件适当的时候，还会产生硫化铵(反应3)。写出反应1-3的方程式_____ 。
(2)研究发现，HNO、HSNO、HSSNO、HS2-等均是生理过程的关键物种，可由NO与H2S作用产生。
①HSNO(A)表达式给出的原子次序就是其连接方式。画出A及其共轭碱(B)的Lewis结构式(要求最稳定的形式)_____ 。
②尽管A是最稳定的形式，但是通过低温下光解反应，也可以得到其他键合方式不同的异构体。画出A所有其他合理异构体的骨架结构_____ 。
③据信SSNO-参与多个生理过程。其中涉及SSNO-形成及变化的可能反应及热力学常数
如下：
计算298K下HSSNO的酸解离常数Ka_____ 。
(3)为理解佥属离子在相关过程的作用，开展了如下研究：空气中，在络离子A([Ru(EDTA)(OH)]2-，EDTA为乙二胺四乙酸根)的溶液中，加入NaHS溶液并充分搅拌，溶液变为蓝绿色，对应于双核络离子B的生成(反应4)。分别取A和B的溶液，在惰性气体保护下，加入被NO饱和的磷酸盐缓冲液(pH=8.2)，充分反应，A转化为C，B转化为D(反应5)。借助于质谱分析，计算出四个络离子的式量分别为A：406.3，B：842.7，C：419.3，D：451.4.磁性测量发现，C为抗磁性，D为顺磁性。
①写出络离子B、C、D的结构简式_____ 。
②写出反应4和5的离子方程式_____ 。
③画出C和D中佥属离子d轨道在八面体场(近似看作正八面体)中的分裂图并给出d电子排布_____ 。
(1)早在19世纪，NO与H2S的反应就受到关注。依赖于反应条件甚至容器(表面可能作为催化剂)，可以得到多种产物。最简单的一种就是产物中出现两种单质(反应1)，而反应过程出现笑气也是绕不开的步骤(反应2)，条件适当的时候，还会产生硫化铵(反应3)。写出反应1-3的方程式
(2)研究发现，HNO、HSNO、HSSNO、HS2-等均是生理过程的关键物种，可由NO与H2S作用产生。
①HSNO(A)表达式给出的原子次序就是其连接方式。画出A及其共轭碱(B)的Lewis结构式(要求最稳定的形式)
②尽管A是最稳定的形式，但是通过低温下光解反应，也可以得到其他键合方式不同的异构体。画出A所有其他合理异构体的骨架结构
③据信SSNO-参与多个生理过程。其中涉及SSNO-形成及变化的可能反应及热力学常数
如下：
计算298K下HSSNO的酸解离常数Ka
(3)为理解佥属离子在相关过程的作用，开展了如下研究：空气中，在络离子A([Ru(EDTA)(OH)]2-，EDTA为乙二胺四乙酸根)的溶液中，加入NaHS溶液并充分搅拌，溶液变为蓝绿色，对应于双核络离子B的生成(反应4)。分别取A和B的溶液，在惰性气体保护下，加入被NO饱和的磷酸盐缓冲液(pH=8.2)，充分反应，A转化为C，B转化为D(反应5)。借助于质谱分析，计算出四个络离子的式量分别为A：406.3，B：842.7，C：419.3，D：451.4.磁性测量发现，C为抗磁性，D为顺磁性。
①写出络离子B、C、D的结构简式
②写出反应4和5的离子方程式
③画出C和D中佥属离子d轨道在八面体场(近似看作正八面体)中的分裂图并给出d电子排布
【知识点】 分子结构 酸碱理论和水溶液中的离子平衡
您最近一年使用：0次
