2023年新编全国化学竞赛 初赛 试题与答案名师

发布 2022-02-22 13:18:28 阅读 5965

2023年全国化学竞赛(初赛)试题。

第1题 (15分)

1-1 2023年10月合成了第117号元素,从此填满了周期表第七周期所有空格,是元素周期系发展的一个里程碑。117号元素是用249bk轰击48ca靶合成的,总共得到6个117号元素的原子,其中1个原子经p次α(初赛)

2023年全国化学竞赛(初赛)试题。

第1题 (15分)

1-1 2023年10月合成了第117号元素,从此填满了周期表第七周期所有空格,是元素周期系发展的一个里程碑。117号元素是用249bk轰击48ca靶合成的,总共得到6个117号元素的原子,其中1个原子经p次α衰变得到270db后发生裂变;5个原子则经q次α衰变得到281rg后发生裂变。用元素周期表上的117号元素符号,写出得到117号元素的核反应方程式(在元素符号的左上角和左下角分别标出质量数和原子序数)。

1-2 写出下列结构的中心原子的杂化轨道类型:

1-3 一氯一溴二(氨基乙酸根)合钴(iii)酸根离子有多种异构体,其中之一可用如下简式表示。请依样画出其他所有八面体构型的异构体。

第2题 (5 分) 最近我国有人报道,将0.1 mol l-1的硫化钠溶液装进一只掏空洗净的鸡蛋壳里,将蛋壳开口朝上,部分浸入盛有0.1 mol l-1的氯化铜溶液的烧杯中,在静置一周的过程中,蛋壳外表面逐渐出现金属铜,同时烧杯中的溶液渐渐褪色,并变得混浊。

2-1设此装置中发生的是铜离子和硫离子直接相遇的反应,已知φ(cu2+/cu)和φ(s/s2-)分别为0.345 v和 -0.476 v,nfe =rtlnk,e表示反应的标准电动势,n为该反应得失电子数。

计算25oc下硫离子和铜离子反应得到铜的反应平衡常数,写出平衡常数表达式。

2-2金属铜和混浊现象均出现在蛋壳外,这意味着什么?

2-3 该报道未提及硫离子与铜离子相遇时溶液的ph。现设ph = 6,写出反应的离子方程式。

2-4 请对此实验结果作一简短评论。

第3题 ( 7分) 早在19世纪人们就用金属硼化物和碳反应得到了碳化硼。它是迄今已知的除金刚石和氮化硼外最硬的固体。2023年确定了它的理想化学式。

左下图是2023年发表的一篇研究**给出的碳化硼晶胞简图。

3-1 该图给出了晶胞中的所有原子,除“三原子”(中心原子和与其相连的2个原子)外,晶胞的其余原子都是b12多面体中的1个原子,b12多面体的其他原子都不在晶胞内,均未画出。图中原子旁的短棍表示该原子与其他原子相连。若上述“三原子”都是碳原子,写出碳化硼的化学式。

3-2该图有什么旋转轴?有无对称中心和镜面?若有,指出个数及它们在图中的位置(未指出位置不得分)。

3-3 该晶胞的形状属于国际晶体学联合会在2023年定义的布拉维系七种晶胞中的哪一种?(注:国际晶体学联合会已于2023年改称br**ais systems为lattice systems, 后者尚无中文译名。

)第4题 (8分)

4-1分别将o2、ko2、bao2 和o2[asf6]填入与o—o键长相对应的空格中。

4-2 在配合物a和b中,o2为配体与中心金属离子配位。a 的化学式为[co2o2(nh3)10]4+,其o—o的键长为147 pm;b的化学式为co(bzacen)pyo2,其o—o的键长为126 pm,py是吡啶(c5h5n),bzacen是四齿配体 [c6h5c(o-)=chc(ch3)=nch2]2。b具有室温吸氧,加热脱氧的功能,可作为人工载氧体。

画出a和b的结构简图(图中必须明确表明o—o与金属离子间的空间关系),并分别指出a和b中co的氧化态。

第5题 ( 11分) 把红热的玻棒插入橙红色固体a中,a受热后喷射出灰绿色粉末b和无色无味气体c。镁在c中加热生成灰色固体d。b在过量的naoh溶液中加热溶解,得到绿色溶液e。

将适量h2o2加入e中,加热,得到黄色溶液f。f酸化后变为橙色溶液g。向g中加入pb(no3)2溶液,得到黄色沉淀h。

5-1 写出a、b、c、d、e、f、g和h的化学式。

5-2 写出由e转变为f,f转变为g,g 转变为h的离子方程式。

5-3 a中的金属元素m可以形成mo2和znm2o4, 它们均为磁性材料,广泛用于制作磁带和磁盘。分别写出mo2和znm2o4中m的价电子组态。

5-4 a中的金属元素m可以形成不同形式的羰基化合物或者羰基阴离子,按照18电子规则画出na2[m2(co)10]的阴离子结构,指出m的氧化态。

第6 题(8分)在我国青海、**等地有许多干涸盐湖盛产一种钠盐q。q为一种易溶于水的白色固体。q的水溶液用硫酸酸化,得到弱酸x。

x为无色小片状透明晶体。x和甲醇在浓硫酸存在下生成易挥发的e。e在空气中点燃呈现绿色火焰。

e和nah反应得到易溶于水的白色固态化合物z(分子量37.83)。

6-1写出由q得到x的离子方程式。

6-2 写出x在水中的电离方程式。

6-3 写出x和甲醇在浓硫酸存在下生成e的化学方程式。

6-4 写出e燃烧反应的化学方程式。

6-5 写出由e和nah制备z的化学反应方程式。

6-6 z在水溶液里的稳定性与溶液ph有关,ph越大越稳定。为什么?

6-7近年来,用z和过氧化氢构建一种新型碱性电池已成为热门的研究课题。该电池放电时,每摩尔z释放8摩尔电子,标准电动势大于2 v。写出这种电池放电反应的离子方程式。

第7题 (13分) 分子筛是一种天然或人工合成的泡沸石型水合铝硅酸盐晶体。人工合成的分子筛有几十种,皆为骨架型结构,其中最常用的是a型、x型、y型和丝光沸石型分子筛,化学组成可表示为mm[alpsiqon(p+q)]·xh2o。

7-1 si4+、al3+ 和o2- 的离子半径分别为41 pm、50 pm和140 pm,通过计算说明在水合铝硅酸盐晶体中si4+和al3+ 各占据由氧构成的何种类型的多面体空隙。

7-2 上述化学式中的n等于多少?说明理由。若m为2价离子,写出m与p的关系式。

7-3 x光衍射测得si-o键键长为160 pm。此数据说明什么?如何理解?

(2分)7-4 说明以下事实的原因:

1 硅铝比(有时用sio2/al2o3表示)越高,分子筛越稳定;②最小硅铝比不小于1。

7-5 人工合成的a型分子筛钠盐,属于立方晶系,正当晶胞参数a=2464 pm,晶胞组成为na96[al96si96o384]·xh2o。将811.5克该分子筛在1.

01325×105 pa、700℃加热6小时将结晶水完全除去,得到798.6升水蒸气(视为理想气体)。计算该分子筛的密度d。

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