中国化学会第28届化学奥林匹克竞赛初赛题、答、评分标准终稿-us.docx

第28届中国化学奥林匹克初赛试题第1题(6分)合成氨原料气由天然气在高温下与水和空气反应而得。涉及的主要反应如下:(1)CH4(g)+H2O(g)→CO(g)+3H2(g)(2)2CH4(g)+O2(g)→2CO(g)+4H2(g)(3)CO(g)+H2O(g)→H2(g)+CO2(g)假设反应产生的CO全部转化为CO2,CO2被碱液完全吸收,剩余的H2O通过冷凝干燥除去。进入合成氨反应塔的原料气为纯净的N2和H2。1-1为使原料气中N2和H2的体积比为1:3,推出起始气体中CH4和空气的比例。设空气中O2和N2的体积比为1:4,所有气体均按理想气体处理。1-11-2计算反应(2)的反应热。已知:(4)C(s)+2H2(g)→CH4(g)ΔH4=--1(5)C(s)+1/2O2(g)→CO(g)ΔH5=--11-2第2题(5分)连二亚硫酸钠是一种常用的还原剂。硫同位素交换和顺磁共振实验证实,其水溶液中存在亚磺酰自由基负离子。2-1写出该自由基负离子的结构简式,根据VSEPR理论推测其形状。2-12-2连二亚硫酸钠与CF3Br反应得到三***甲烷亚磺酸钠。文献报道,反应过程主要包括自由基的产生、转移和湮灭(生成产物)三步,写出三***甲烷亚磺酸根形成的反应机理。2-2第3题(6分)2013年,科学家通过计算预测了高压下固态氮的一种新结构:N8分子晶体。其中,N8分子呈首尾不分的链状结构;按价键理论,氮原子有4种成键方式;除端位以外,其他氮原子采用3种不同类型的杂化轨道。3-1画出N8分子的Lewis结构并标出形式电荷。写出端位之外的N原子的杂化轨道类型。3-13-2画出N8分子的构型异构体。3-2第4题(5分)2014年6月18日,发明开夫拉(Kevlar)的波兰裔美国女化学家StephanieKwolek谢世,享年90岁。开夫拉的强度比钢丝高5倍,用于制防弹衣,也用于制从飞机、装甲车、帆船到手机的多种部件。开夫拉可由对苯二***和对苯二甲酸缩合而成。4-1写出用结构简式表达的生成链状高分子的反应式。4-14-2写出开夫拉高分子链间存在的3种主要分子间作用力。4-2第5题(7分)环戊二烯钠与***化亚铁在四氢呋喃中反应,或环戊二烯与***化亚铁在三乙***存在下反应,可制得稳定的双环戊二烯基合铁(二茂铁)。,晶胞参数a=,b=,c=,β=°。-3。5-1写出上述制备二茂铁的两种反应的方程式。5-15-2通常认为,二茂铁分子中铁原子的配位数为6,如何算得的?5-25-3二茂铁晶体属于哪种晶体类型?5-35-4计算二茂铁晶体的1个正当晶胞中的分子数。5-4第6题(16分)肌红蛋白(Mb)是由肽链和血红素辅基组成的可结合氧的蛋白,广泛存在于肌肉中。肌红蛋白与氧气的结合度(α)与氧分压P(O2)密切相关,存在如下平衡:(a)其中,kA和kD分别是正向和逆向反应的速率常数。37oC,反应达平衡时测得的一组实验数据如右图所示。6-1计算37oC下反应(a)的平衡常数K。6-2导出平衡时结合度(α)随氧分压变化的表达式。,计算人正常呼吸时Mb与氧气的最大结合度。6-3研究发现,正向反应速率v正=kA(Mb)P(O2);逆向反应速率v逆=kD(MbO2)。已知kD=60s-1,计算速率常数kA。,计算结合度达50%所需时间。(提示:对于v逆=kD(MbO2),MbO2分解50%所需时间为t=)6-4Mb含有一个Fe(II),呈顺磁性,与O2结合后形成的MbO2为抗磁性的。MbO2中的铁周围的配位场可近似为八面体场。6-4-1这一过程中Fe(II)的价态是否发生改变?简述原因。6-4-2写出MbO2中铁离子在八面体场中的价电子排布。6-4-3结合O2前后铁离子的半径不变、变大还是变小?简述原因。6-4-4O2分子呈顺磁性,它与Mb结合后,价电子排布是否发生变化?简述原因。第7题(12分)、–1酸性KMnO4溶液,加热,硫全部转化为SO42–,滤去不溶杂质。收集滤液至250mL容量瓶中,定容。,–1FeSO4溶液滴定,。在滴定所得溶液中滴加氨水至出现沉淀,再加入适量NH4HF2溶液(掩蔽Fe3+和Mn2+),至沉淀溶解后,加入约1gKI固体,轻摇使之溶解并反应。–1Na2S2O3溶液滴定,。写出硫化物溶于酸性高锰酸钾溶液的方程式,计算混合样品中Cu2S和