我爱奥赛网 2007 年第四届“我爱奥赛杯”高中化学竞赛试题（考试时间：2007 年 8 月 26 日 9：00 - 12：00）题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12总分满分 5 4 6 11 6 8 12 11 9 11 8 9 100得分评卷人 竞赛时间 3 小时。迟到超过 30 分钟者不能进考场。开始考试后 1 小时内不得离场。时间到，把试卷(背面朝上)放在桌面上，立即起立撤离考场。 姓名、考号和所属学校必须写在首页左侧指定位置，写在其他地方者按废卷论。 请将答案写在指定的位置。 允许使用非编程计算器以及直尺等文具。 1.08Zr NbMo Tc RuhPdAgCdInSnbTe IHf TaW e OsIrt uHgTl PbBiPoAtAc-LrHLiBe BCNOFNaMg AlSiPClSKCaScTiVCrnFeCoNiuZGaeAseBrRbCsFrrBaRaYu6.941.022.924.313.104.885.478.62132.97.364.967.850.9452.054.95.85.9363.558.96.3910.826.8.72.01.092.6114.8204.1.7207.12.20.6107.9197.106.4195.2.9192.10.190.98.186.295.43.992.1180.991.17.58. 4.16.09.03.74.221.8209.3.078.967.602112.9.05.44.32.1839.583.31.2HeNeArKrXeRn-RfDbSgBhHsMt第 1 题（5 分）最近美国科学家利用世界上最大的绿湾射电天文望远镜(Robert C. Byrd Green Bank Telescope，简称 GBT)所得到的太空数据，发现了宇宙空间中迄今为止最大的负离子(anion)C 8H。这也是科学家在不到一年时间里所发现的第三种带负电粒子，该发现有望对星际化学研究产生重大的影响。根据研究，C 8H的产生过程如下：C 2H 与 C6H2分子结合，产生一个 C8H2 和一个氢原子；放射线作用让 C8H2 失去一个氢原子，产生C 8H 和一个氢原子；而后一个电子与C 8H 结合，产生 C8H负离子，并释放出射线暴。（已知所有微粒均无环状结构，C 8H离子的所有原子都达到稳定结构。 ）1-1 给出 C8H的路易斯结构式。1-2 写出 C8H产生过程的各步反应式（各微粒均用路易斯结构式表示） 。 第 2 题（4 分） 、2007 年是门捷列夫逝世 100 周年，为了纪念俄国科学家门捷列夫，1955年将 Ghiorso, Harvey, Choppin 成功合成的第 101 号元素被命名为钔（Md Mendelevium） 。他的首次合成是用 粒子轰击 Es 得到，同时放出一个中子。后来苏联杜布纳联合核子2539研究所用 Ne 轰击 U 靶，并放出四个常见的实物粒子，也获得了 Md 原子，请写出2102389 25610以上两个核反应方程式。第 3 题（6 分） 、最近厦门大学孙世刚教授首次制备出具有高表面能的二十四面体铂纳米晶粒催化剂，显著提高了铂纳米催化剂的活性和稳定性，这一成果发表在 2007 年 5 月 4 日的science杂志上。传统的化学法只能合成低表面能的金属纳米晶体，一般是立方体、八面体或是截角八面体，二十四面体是一种十分罕见的晶体形状。若定义晶面（Miller 方法）：用晶面（或者平面点阵）在三个晶轴上的截数的倒数的互质整数比来标记。 比如某晶面在三个晶轴 a,b,c 轴（相当 x,y,z 轴）上的截数是 r,s,t（截数等于截长单位长度，相当于坐标） ，那么 1/r, 1/s, 1/t 之比，化为最简互质的整数比，就是晶面指标。 （111）晶面就是在 a,b,c 三个晶轴上的截长都相等的晶面。3-1、 NaCl 纳米晶粒（111）晶面上的原子，至少画出六个原子，并显示其几何关 系 系。3-2 铂的二十四面体纳米晶体中存在(730),(520),(310),(210)晶面，这四种晶面在空间位置上有何共同点？3-3 铂纳米电极可以作为电催化剂，使甲醇分步氧化，主要产物为 CO2 ,发现有少量副产物生成，其中一种为甲酸甲酯，试分析甲酸甲酯产生的原因。 第 4 题（11 分） 、铬镀层光亮，坚硬，耐热耐磨，是优良的装饰性和保护性镀层，长期以来都以六价铬电镀工艺为主，这种工艺污染大，毒性高，我国的电子信息产品污染控制管理办法明确规定，从 2007 年 3 月 1 日起控制六价铬工艺的使用，改用三价铬的电镀工艺是研究的热点。某电解槽阴极是铜，阳极是惰性金属，电解液中含 Cr2(SO4)3 0.45kg dm、体积 100dm3 的水溶液。电解时使用了 150A 电流，通电 10.0 h，阴极铜增重30.349kg，阴阳极释放气体之和为 526.4dm3.(气体体积在标准状况下测定)4-1 写出有关的电解的总反应。4-2 求电镀的电解效率。4-3 释放的气体体积与理论值是否一致？试通过计算说明，如果不一致，试分析导致这种差异的原因。4-4 某研究小组设计实验回收含该电镀废液（主要含 Cu2+,Cr3+,Cr2O72-）中的铬,所用到的试剂有 Na2SO3,Na2S,NaOH（铬以 Cr(OH)3 形式回收） 。写出该小组的实验方案所涉及到的方程式。4-5 上述实验铬的回收效率与 NaOH 的用量有关，如下图所示，分析下图变化的原因。第 5 题（6 分） 、半导体器件大多是在薄膜或薄膜结构上制造的，厚度从纳米级到微米级。薄膜生长技术有多种，如气相外延法（VPE） ，液相外延法（LPE） ，有机金属气相外延法（MOCVD） 。5-1 用 VPE 法生产硅半导体薄膜，以 SiHCl3与另一种常见气体为原料在 500制得，写出反应方程式。硅晶体中可能存在微量的铁，请用中学常用试剂设计实验检测微量铁的存在？ 5-2 MOCVD 法有独特的优点，某金属有机镓化合物 A 与含 H 量为 3.85%的气态化合物 B 以摩尔比 1：1 反应得到具有重要作用的半导体材料 C 和一种常见气体 D,D 在标况下密度为1.34g/L 试推测 A、B、C、D 为什么物质。5-3 有机金属气相外延法（MOCVD）的气体通常需要稀释，请指出稀释时常用的两种气体。第 6 题（8 分） 、南京大学配位化学国家重点实验室是中国重要的配位化学研究基地，超分子纳米材料组装，金属离子在生命过程中的作用是其研究方向之一。最近实验室工作人员对诺氟沙星锰（）配合物进行了研究，发现该配合物具有二维纳米空洞方格的特殊结构，这一研究对生命科学和配位化学都具有重要的价值。6-1 工作人员在不同 pH 条件下合成了配合物（1） ， （2） ，路径如下，请在方格中补充诺氟沙星阴离子的结构简式。配合物（1）的分子式为什么？6-2 配合物（2）晶体中的二维纳米空洞方格如下图所示，在下图中勾勒出一个二维晶胞。 6-3 配合物(2)的晶体分析结果如下：a=0.57530nm,b=2.1865nm,c=1.3343nm, =90。 ，=98.25 。 ,d=1.527g.cm-3 ,则配合物（2）的晶胞所属晶系类型为_，通过计算求晶胞（三维）中所含原子个数。第 7 题（12 分） 、ADN 是新型高能密度材料，也是一种高能氧化剂，由于其优异性能，可望成为固体推进剂 AP（NH 4ClO4）的替代品。ADN 的合成方法有多种，如氨基磺酸盐法，合成步骤如下（反应中某些无机物质已略去）：A 与 ADN 最简式相同，元素分析表明：N:45.2%,H:3.2%,O:51.6%,分子量均在 200 以下7-1 给出 A，B，ADN 的结构简式，并画出 B，ADN 的结构。7-2 ADN 与 AP 都可作为固体推进剂（如导弹） ，写出它们氧化燃料（燃料用碳表示）的化学方程式，试从产物的角度分析做为导弹推进剂 ADN 相对于 AP 的优点。7-3 ADN 还是一种优良性能的炸药 ,1molADN 爆炸后得到 4mol 气体，写出 ADN 爆炸的方程式。7-4 HNF 也是一种可替代 AP 的固体推进剂，化学式为 H5N5CO6,O 原子只有一种化学环境， 给出 HNF 的结构简式。第 8 题（11 分） 、氢能源是具有广阔应用前景的清洁能源，寻找优良的储氢材料是科学家们不懈努力的方向。科学家在过渡金属的合金和金属互化物储氢材料上开展了卓有成效的工作，由于这些材料存在储氢质量质量分数相对偏小（一般小于 3%）等缺点，科学家们在探索储氢质量分数更大的载体，如短周期金属元素的络合物材料。将溴化铝 AlBr3 和氢化钠 NaH 在醚型溶剂中反应得到络合物 A(氢质量分数高达 7.4%)，A 中配离子为正四面体型，A 可以分三步反应分解释放氢气，其中第一步放出氢气质量分数为 3.7%,生成配合物B，配离子为正八面体型，第二步放出氢气质量分数为 1.85%.8-1 写出 A，B 的结构简式。8-2 写出 A 分三步分解的方程式。8-3 实际应用中，A 的最大储氢率为 5.55%，低于理论的 7.4%,试解释原因。8-4 过渡金属储氢材料与金属络合物（如 A）在储放氢的原理上相同吗？为什么？8-5 仿照 A 的化学式，写出一种储氢量尽可能大的金属络合物化学式。8-6 设想作为汽车的氢燃料载体，需要满足一些什么条件。 第 9 题（9 分） 、利阿唑（Liarozole，有机物 1）是美国强生公司开发的用于治疗前列腺癌，乳腺癌的咪唑类衍生物药物，具有较强的抗肿瘤活性，国内有机合成人员改进了其合成路线，大大提高了合成的产率。合成路线如下： CDI:N,N-羰基二咪唑 ，重要有机合成中间体，NNNNOi-PrOH:异丙醇已知：1、各物质中氧原子个数为：1 2 3 4 5 6 70 3 3 02、最后一步反应为缩合反应，脱去 2 分子的水。9-1 在合成路线空白方框中填写未给出的物质结构简式，并指出哪些物质存在旋光异构体。9-2 CDI 是重要的有机合成中间体，遇水反应，写出 CDI 与水反应的化学方程式。第 10 题（11 分） 、羟桥基出现在很多过渡金属元素的配合物中，如铬的配合物 A。称取5.88g K2Cr2O7 与 32%的乙醇溶液混合，并用盐酸酸化，得到绿色溶液，加入过量锌粉，得到蓝色溶液，过滤后，加入氨水调节 PH 为 10.21，通入氧气可得到 Cr() 的深绿色配合物A 的晶体 7.784g，以铬计算的产率为 80%，元素分析显示 A 中含 Cl 36.49%，含 N 28.78%，A 带有一个结晶水，A 的配离子中有一对称面，且没有检测到 Cr-Cl 键的存在10-1 pH=10.21 的溶液中 NH3 与 NH4+ 的比值（K b，NH3H2O =1.810-5） 。 10-2 试推测 A 的化学式。10-3 画出 A 配离子的结构。10-4 写出最后一步反应的方程式。10-5 Al3(CH3)9O3 分子中氧的配位数与 A 配离子中氧配位数相同，且具有高度的对称性，画出其结构，并指出 O,Al 的杂化类型。第 11 题（8 分） 、固溶体半导体材料是某些元素半导体或化合物半导体互相溶解而成的具有半导体性质的固态“溶液”材料，在电子工业中有重要的用途。某研究小组用二氯化镉(CdCl22.5H2O)，硫粉，硒粉为原料， 180下在乙二胺中反应得到了固溶体半导体 CdS1-xSex (x0,1