丘加利第29届全国高中学生化学竞赛决赛理论试题

2021年1月26日发(作者：academy)
第
29
届中国化学奥林匹克（决赛）试题

2015
年
11
月
28
日



合肥

注意事项

1.
考试时间
4
小时 。迟到超过
30
分钟者不能进考场。开始考试后
30
分钟内不得离场。

2.
考试“开始铃声”响起后方可拆开资料袋答题。考试“结束铃声”响起后，立即停止 答
题，把试卷和答题纸放于桌面，由监考人员检查并将答题纸装订后一并放入资料袋。听到
可以 离开指令后方可离开考场。

3.
发出停止答题指令后仍继续答题者，正在解答的试题（大题）以零分计。

4. 本试卷含
9
道大题，共
5
页。试卷已装订成册，不得拆散。所有解答必须 写在答卷上指
定的框格内，写于其他地方无效。若有改动，需将新内容写于答卷的附页，并标明题号。< br>
5.
凡要求计算的问题，只有计算结果而无计算过程，即使结果正确也不得分。

6. < br>用黑色墨水笔或黑色圆珠笔答题，不得携带任何其他纸张进入考场。若需要草稿纸，可
举手向监考 人员索取。

7.
将营员号写在试卷首页和每页答卷指定位置，否则无效。

8.
允许使用非编程计算器以及直尺等文具，
。不得携带铅笔盒、书籍、通讯工具入 场。不得
将草稿纸带出考场。

9.
欲上卫生间，举手示意，经监考人员允 许方可离开座位出考场，考场外由志愿者全程引
领。


第
1
题

（
7
分）

1-1

CH
3
SiCl
3
和金属钠在液氨中反应，得到组成为< br>Si
6
C
6
N
9
H
27
的分子，此 分子有一条三重
旋转轴，所有
Si
原子不可区分，画出该分子结构图（必须标明原子各 类，
H
原子可不标）
，
并写出化学反应方程式。

1-2

金属钠和
(C
6
H
5
)
3
CN H
2
在液氨中反应，
生成物中有一种红色钠盐，
写出化学反应方程式，
解释红色产生的原因。

1-3

最新研究发现，高压下金属
C s
可以形成单中心的
CsF
5
分子，试根据价层电子对互斥
理论画出
CsF
5
的中心原子价电子对分布，并说明分子形状。


第
2
题（
11
分）





将银电极插入
298 K
的
1.000
×
10
-1
mol/L NH
4
NO
3
和
1.000
×
10
-3
mol/L AgNO
3
混合溶液
中，测得其电极电势
?
Ag
?
/
Ag
随溶液
pH
的变化如下图所示，已知氨水的解离常数（< br>K
b
）为
1.780
×
10
-5
，理想气体 常数
R = 8.314 J
?
mol
-1
?
K
-1
，法拉第常数
F = 96500 C
?
mol
-1
。









2-1

计算
298 K
银电极的标准电极电势
?
Ag
?
/
Ag
。

营
号









姓
名
2-2

计算银 氨配合物离子的逐级标准稳定常数
K
1
和
K
2
。

2-3

利用银离子的配合反应设计一个原电池，其电池反应方程式为：










Ag
+
(aq) + 2NH
3
(aq) = Ag(NH
3
)
2
+
(aq)





计算该原电池的标准电动势。若未能算出发银氨配合物离子一、二级逐级标准稳定 常
数，可假设都是
1.00
×
10
3
。


第
3
题（
12
分）

CuO
和
B a(NO
3
)
2
以摩尔比
1:1
混合，加热溶解于稀硝酸中 ，将获得溶液进行喷雾冷冻
成小颗粒，并低温干燥。干燥后物质移入铂坩埚中，在
1.0
×
10
5
Pa
的氧气中加热至
620
℃，
并保 温
18
小时。获得固体物质
A
和
B
的混合物，分享得到物质
A
和
B
。

元素和结构分析表明，物质
A
由
Ba
、
Cu
、
O
三种元素组成，
Cu
原 子位于由
O
原子构
成的四边形的中心，四边形通过共棱组成一维的铜氧链，
B a
位于链之间。将
1.00 g A
与足
量
KI
混合，在氩气气氛下滴入
3 mol/L
盐酸 ，直至固体完全溶解，得到溶液
S
（反应式
1
）
。
溶液S
加水稀释，得到白色固体沉淀
C
（反应式
2
）
。溶液
S
加入少量淀粉，得到蓝色溶液，
用
0.100
mol/L
硫代硫酸钠溶液滴定，消耗
44.54
mL
（反应式< br>3
）
。若
A
先用盐酸溶解（反
应式
4
），
再滴入碘化钾溶液
（反应式
5
）
，
直接得到含有沉淀
C
的溶液，
该溶液用
0.100 mol/L
硫代硫酸钠溶液滴定，消耗
26.72 mL
。

物质
B
在
20
vol%
氧气

+
80
vol%
氨气混合气氛保护下缓慢加热至
820
℃，失重9.45%
（反应式
6
）
，得到物质
D
，而缓慢降温至
400
℃后，又恢复至原重量。

原子量：
Ba-137.33，
Cu-63.55
，
O-16.00
3-1

写 出
A
、
B
、
C
和
D
的化学式。

3-2

写出反应
1~6
的反应方程式（溶液中反应必须用离子方 程式表示）
。

3-3

在上述滴定实验中，用硫代硫酸钠溶液滴 定到接近终点时，常加入少量
KSCN
，以提
高测定精确度，阐明原理及必须在接近终 点时才加入
KSCN
的理由。


第
4
题（
14
分）

氢最有可能成为
21
世纪的主要能源，但氢气需要由其他物质来制备。制氢的方法之一
是以煤的转化为基础。基本原 理是用碳、水在气化炉中发生如下反应：

C(s) + H
2
O(g)





CO(g) + H
2
(g)













（
1
）

CO(g) + H
2
O(g)





CO
2
(g) + H
2
(g)











（
2
）

利用
CaO
吸收产物中的
CO
2
：

CaO(s) + CO
2
(g)





CaCO
3
(s)














（
3
）

产物中的
H
2
与平衡体系中的< br>C
、
CO
、
CO
2
发生反应，生成
CH4
：

C(s) + 2H
2
(g)





CH
4
(g)



















（
4
）

CO(g) + 3H
2
(g)






CH
4
(g) + H
2
O(g)









（
5
）

CO
2
(g) + 4H
2
(g)






CH
4
(g) + 2H
2
O(g)








（
6
）

将
2 mol C(s)
、
2 mol H
2
O(g)
、
2 mol CaO(s)
放入气化炉，
在
850
℃下发生反应。
已知
850
℃
下相关物种的热力学参 数：

物质

C(s)
CO(g)
CO
2
(g)
?
?
f
H
m
/< br>kJ
?
mol
?
1

?
S
m
/
J
?
mol
?
1
?
K
?
1< br>
?
?
8.70
-93.65
-368.1
21.04
229.22
260.49