2019年第33届中国化学奥林匹克(初赛)试题及答案解析第1题(10分) 简要回答问题。

1-1利用不同的催化剂，乙烯催化氧化可选择性地生成不同产物。

产物A可使石灰水变浑浊。

写出与A 摩尔质量相等的其他所有产物的分子式和结构简式。

1-2 化合物CsAuCl3呈抗磁性。

每个Cs+周围有12个Cl－离子，每个Cl－离子周围有5个金属离子。

金离子处在Cl－离子围成的配位中心（也是对称中心）。

写出该化合物中Au的氧化态及其对应的配位几何构型。

1-32019年1月，嫦娥四号成功在月球着陆。

探测器上的五星红旗有一类特殊的聚酰亚胺制成。

以下是某种芳香族聚酰亚胺的合成路线。

画出A、B、C的结构简式。

第2题(6分)2-1 28Ca轰击249Cf，生成第118号元素并放出三个中子。

写出配平的核反应方程式。

2-2 推出二元氧化物(稳定物质)中含氧最高的化合物。

2-3 9.413g未知二元气体化合物中含有0.003227g电子。

推出该未知物，写出化学式。

第3题(10分)高炉炼铁是重要的工业过程，冶炼过程中涉及如下反应：气体常数R等于8.314J·mol-1-1；相关的热力学数据(298K)列入下表：FeO(s) Fe(s) C(s)石墨CO(g) CO2(g)Δf H mθ(kJ·mol-1) -272.0 - - -110.6 -393.5S mθ(J·mol-1·K-1) 60.75 27.3 5.74 / x假设上述反应体系在密闭条件下达平衡时总压为，计算各气体的分压。

衡。

3-2 计算K2。

3-3 计算CO2(g)的标准熵上S mθ(单位：J·mol-1·K-1)。

(设反应的焓变和熵变不随温度变化)3-4 反应体系中，若CO(g)和CO2(g)均保持标态，判断此条件下反应的自发性（填写对应的字母）：3-4-1反应（1）A 自发 B 不自发 C 达平衡3-4-2反应（2）A 自发 B 不自发 C 达平衡3-5 若升高温度，指出反应平衡常数如何变化填写对应的字母）。

计算反应焓变，给出原因。

3-5-1反应（1）A 增大 B 不变化 C 减小3-5-2反应（2）A 增大 B 不变化 C 减小第4题(13分) 黄铜矿及其转化。

黄铜矿是自然界中铜的主要存在形式。

认同的传统方法主要是火法，即使黄铜矿和氧气在控制条件下逐步反应得到单质铜。

随着铜矿的减少、矿物中黄铜矿含量的降低以及环境保护的要求，湿法炼铜越来越受关注。

该法的第一步也是关键的一步就是处理黄铜矿，使其中的铜尽可能转移到溶液中。

最简便的处理方法是无氧化剂存在的酸溶反应：向含黄铜矿的矿物中加入硫酸，控制浓度和温度，所得体系显蓝色且有臭鸡蛋气味的气体(A)放出(反应1)；为避免气体A的产生。

可采用三价铁盐[如Fe2(SO4)3]溶液处理黄铜矿。

所得溶液和反应1的产物类似，但有浅黄色固体物质(B)生成(反应2)；浅黄色固体会阻碍黄铜矿的溶解，因此，办法之一是在类似反应1的体系中，引入流酸杆菌类微生物，同时通入空气，反应产物无气体，也无黄色浑浊物(反应3)。

溶液中阴离子为C；但是，微生物对反应条件要求较为严格(如温度不能过高酸度应适宜等)。

采用合适的氧化剂如氯酸钾溶液(足量)，使之在硫酸溶液中与黄铜矿反应(反应4)，是一种更有效的处理方法。

只是，后两种方法均有可能出现副反应(反应5)，生成黄钾铁矾(D)。

D 是一种碱式盐(无结晶水)，含两种阳离子，且二者之比为1:3。

它会沉积在黄铜矿上影响其溶解，应尽量避免。

5.008克D和足量硫酸钾在硫酸中反应(反应6)，得到15.10g铁钾矾E，E与明矾(摩尔质量为474.4g·mol-1)同构。

4-1 写出A~C、E的化学式。

4-2 通过计算，写出D的化学式。

4-3 写出反应1~6的离子方程式(要求系数为最简整数比)。

第1题【答案】1-1、A CO 2 分子式C 2H 4O 结构简式CH 3CHO1-2、+1 直线型 +3 八面体(拉长) 1-3、【解析】1-1、乙烯催化氧化，得到CO 2(A)和与A 相对分子质量相同的产物(一定含C 、O 元素)： O=C=O 从式量上分析 CH 4 从价键上分析 —CH 3，—H CH 3CHO环氧乙烷 CH 3CHO1-2、CsAuCl 3呈抗磁性，Cs +和Cl —中均无但电子，Au 外围电子组态5d 106s 1，在此化合物中Au 的平均氧化态为+2，则Au +(5d 10)和Au 3+(5d 8且空出1个5d 轨道)数1︰1。

晶胞为四方晶系，化学式为Cs +[Au +Cl 2]—·Cs +[Au 3+Cl 4]，由2个单元Cs +[Au +Cl 2]—和Cs +[Au 3+Cl 4]—构成。

晶胞参数c=x +y ，其中x <a ，y >a 。

1-3、将芳香族聚酰亚胺结构重复一次 ，可清楚地看到邻苯二甲酸酐和—NH 2失水而聚合。

再根据提供A 的分子式和氧化得B(二邻苯二甲酸酐)，推出A 的结构。

第2题【答案】2-1、4820Ca+24998Cf==294Og+310n 2-2、H 2O 2 2-3、CH 4【解析】2-2、二元氧化物含氧量最高=要求另一元素A r 最小——H 且O 原子数要大。

可以是臭氧酸HO 3或超氧酸HO 2，但它们都不稳定。

稳定的只有H 2O 2。

2-3、电子的摩尔质量为1/1836 g/mol ，故有：n (e —)=0.003227×1836=5.925 mol 。

设二元气体化合物的摩尔质量为M ，分子中含x 个电子，故有：x ×9.413 g/M =5.925 mol ，M ≈1.6x二元化合物只有甲烷。

第3题【答案】3-1、p (CO)=p (CO 2)=600 kPa 3-2、K 2=600 kPayx同分异构体3-33-4、C A 3-5、C A【解析】3-1、平衡体系中(2个平衡反应)的总压为1200 kPa，且第(1)个平衡的K1=1.00，故平衡体系中p(CO)=p(CO2)=600 kPa，而第(2)个平衡的K2= p(CO)。

3-4、CO(g)和CO2(g)均保持标态即1×105 Pa，因压强商仍为1.00，反应(1)处于平衡状态。

反应（2）由压强为0增大到1×105 Pa，反应正向进行。

3-5、反应(1):△H=—393.5—(—110.5)—(—272.0)=—11 (kJ/mol)反应(2):△H=—110.5—(—272.0)=+161.5 (kJ/mol)升高温度，平衡(1)逆向移动，平衡常数减小；平衡(2)正向移动，平衡常数增大第4题【答案】4-1、A：H2S B:S C:SO42—E:KFe(SO4)2·12H2O4-2、KFe3(SO4)2(OH)64-3、反应1：CuFeS2+4H+==Cu2++Fe2++2H2S反应2：CuFeS2+4Fe3+==Cu2++Fe2++2S反应3：4CuFeS2+17O2+4H+==4Cu2++4Fe3++8SO42—+2H2O反应条件：微生物反应4：10CuFeS2+34ClO3—+44H+==10Cu2++10Fe3++20SO42—+17Cl2+22H2O反应5：K++3Fe3++2SO42—+6H2O ==KFe3(SO4)2(OH)6+6H+反应6：KFe3(SO4)2(OH)6+6H++4SO42—+30H2O ==3KFe(SO4)2·12H2O【解析】臭蛋味气体为H2S，反应2可认为是反应1产生的H2S被Fe3+氧化：2Fe3++H2S=2Fe2++2H++S ×2再与反应1相加黄铁钾矾D中含K+、Fe3+、OH—和SO42—，因为是碱式盐故含Fe(OH)3。

明矾化学式为KAl(SO4)2·12H2O，Fe3+代替Al3+则是与之同构的铁钾矾E(相对分子质量为474.4—27+56=503.4)。

15.10 gE为0.03 mol。

根据反应前后K+、Fe3+守恒均为0.03 mol，设D中含1个K+，含Fe3+为3，则D的化学式为KFe3(OH)a(SO4)b，M r (D) =500.8，所以：质量守恒：17a+96b=500.8—39—3×56=293.8氧化数守恒：a+2b=1+3×3=10解得：b=2，a=6 KFe3(OH)6(SO4)2或K2SO4·Fe2 (SO4)3·4Fe(OH)3设D中含1个Fe3+，含K+为3，则D的化学式为K3Fe(OH)a(SO4)b，M r (D) =500.8，质量守恒：17a+96b=500.8—3×39—56=327.8氧化数守恒：a+2b=3+3=6解得：b=3.64 a=—1.28 不合理，舍去第5题【答案】5-1、M(A)=1906 g/mol 5-2、Nd6(C3H7O)17Cl5-3、6个端基、9个边桥基、2个面桥基【解析】5-1、乳白色沉淀B为AgCl，n(AgCl)=0.4778 g/143.4 g/mol=0.003332 mol因A 为1︰1电离类型即含1个Cl —，则M r (A)=6.354 g/0.003332 mol=1907 g/mol5-2、A 分子中含：N (C)= 1907×32.02%/12=51 N (H)=1907×6.17%/1=119N (O)=1907×14.35%/16=17设A 的化学式为Nd x (C 3H 7O)17Cl ，144.2x =1907—17×59—34.45=869.6 x =65-3、根据题意，6个Nd 各与1个C 3H 7O —中端基氧配位，共6个端基氧；虚线组成上、下2个正三角形，6个交点是6个Nd 。

上、下2个面是C 3H 7O —中氧形成的面桥基(红线表示，下一面未标出)；三角形每条边各有1个C 3H 7O —中氧形成的边桥基共6个(黑线表示，下一面未标出)，外加上下两点形成的3个边桥基(绿线表示)，总共9个边桥基。

第6题【答案】6-1、A 2B 6-2、(0,0,0);(0,0,1/2) 0.2405 nm6-3、(1/3,2/3,0.0630);(1/3,2/3,0.4370);(2/3,1/3,0.5630);(2/3,1/3,0.9370)6-4、A 3B 2C【解析】6-1、A ：体内6+顶点1+棱上1=8，B ：体内4，晶胞化学式A 8B 4。

6-2、根据题给的“六方晶系”和晶胞结构及投影图都确定为“六方晶胞”。

六方晶胞中的两条体对角线是不相等的，由此计算前后2处的A1-A2间的距离显然也不相等。