第29屆中國(guó)化學(xué)奧林匹克決賽之理論試題模擬試題
第29屆中國(guó)化學(xué)奧林匹克（決賽）理論試題模擬試題
第1題（20分）化學(xué)周期性原理對(duì)無(wú)機(jī)化學(xué)的研究十分重要，元素周期表能使
已知的化學(xué)事實(shí)系統(tǒng)化和合理化，能預(yù)言新的化學(xué)事實(shí)并進(jìn)一步提出富有成果的研究領(lǐng)域。在周期表中處于相近位置的元素常常會(huì)有相似的性質(zhì)：
1-1 氮、磷、鉍都是VA 族元素，它們都可以形成氯化物，例如：NCl3、PCl3、PCl5 和BiCl3。 1-1-1 試解釋為什么不存在NCl5 及BiCl5 而有PCl5。
1-1-2 請(qǐng)寫(xiě)出NCl3、PCl3、BiCl3 水解反應(yīng)反應(yīng)方程式。
1-1-3 熱電材料Bi2Te（3-x） 的性質(zhì)在x 由正值變負(fù)值時(shí)會(huì)發(fā)生急劇的變化，欲使x由+0.01變
到 -0.01，應(yīng)在5.000gBi2Te（3-x）中加碲多少克。
1-1-4 四氮化四硫在沸騰的堿性溶液中會(huì)發(fā)生歧化反應(yīng)，歧化產(chǎn)物取決于溶液堿性的強(qiáng)弱。
在弱堿性溶液中，產(chǎn)物中硫的高氧化態(tài)陰離子為連硫酸根離子，其中含硫質(zhì)量分?jǐn)?shù)為50%；在強(qiáng)堿性溶液中，歧化產(chǎn)物的兩個(gè)陰離子中硫均呈正整數(shù)氧化態(tài)。在兩個(gè)歧化反應(yīng)中硫的低氧化態(tài)（+2 價(jià)）陰離子產(chǎn)物是相同的，寫(xiě)出這兩個(gè)歧化反應(yīng)的離子方程式。 1-2 比較HF 和H2O 沸點(diǎn)和氣化熱的高低和大小，并簡(jiǎn)述理由。
1-3 Be為ⅡA 族第一個(gè)元素，Zn為ⅡB 族第一個(gè)元素，它們?cè)诨瘜W(xué)性質(zhì)上亦 有部分相似之處。
1-3-1 乙酸鈹溶于水制得配合物A，A 中氧有2 種環(huán)境，個(gè)數(shù)比為12:1，氫只 有一種環(huán)境。分子為T(mén)d 點(diǎn)群，試寫(xiě)出其化學(xué)式并畫(huà)出結(jié)構(gòu)。
1-3-2 乙酸鈹可由A 和無(wú)水乙酸和乙酰氯反應(yīng)得到，寫(xiě)出該過(guò)程的化學(xué)方程式。 1-3-3 為什么乙酸鈹易水解，請(qǐng)給出2 點(diǎn)最主要的原因。
1-3-4 將鋅溶于等濃度等體積的少量乙酸和鹽酸溶液，實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)產(chǎn)生的氫氣量不同，試用三個(gè)觀點(diǎn)解釋之。
1-3-5 鈹對(duì)生物體有較大的毒性，請(qǐng)從配位化學(xué)的角度給出最主要的原因。
第2題（6分）
五氧化二氮是硝酸的酸酐，可通過(guò)在低溫下用五氧化二磷脫水制得。其常溫是晶體，具有很高的蒸汽壓，在氣相或在惰性溶劑中都能全部分解，產(chǎn)物為氧、二氧化氮和四氧化二氮的混合物。其分解反應(yīng)為：
此反應(yīng)為一級(jí)反應(yīng)。由于分解產(chǎn)物NO2 和N2O4 均溶于CCl4 中，只能有O2
逸出，故N2O5在CCl4中的分解可用氣量管測(cè)定分解產(chǎn)物逸出的O2的體積來(lái)測(cè)定。下表是0.7372 g 固體N2O5 在303K和101.325kpa下的'實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)：
2-1 求算此反應(yīng)的速率常數(shù)k 及半衰期t1/2 。
2-2 當(dāng)溫度為303K時(shí)，分解90.0%所需時(shí)間為多少秒。
2-3 已知該反應(yīng)活化能為1.03×105 J·mol-1，若要求2400 秒內(nèi)收集60.00ml O2
(303K時(shí)的體積)，問(wèn)需在什么條件下進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。（氣體按理想氣體處理）
第3題（10分）
過(guò)氧乙酸是一種消毒劑，可用過(guò)氧化氫與乙酸反應(yīng)制取。調(diào)節(jié)乙酸和過(guò)氧化氫的濃度可得到不同濃度的過(guò)氧乙酸。
過(guò)氧乙酸含量的分析方法如下：
準(zhǔn)確稱取0.5027g過(guò)氧乙酸試樣，置于預(yù)先盛有40ml H2O、5ml 3mol/L H2SO4
溶液和2～3滴1mol/L MnSO4溶液并已冷卻至5℃的碘量瓶中，搖勻，用0.02366 mo/L KMnO4標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定至溶液呈淺粉色（30秒不退色），消耗了12.49ml KMnO4標(biāo)準(zhǔn)溶液；隨即加入10ml 20% KI溶液和2～3滴(NH4)2MoO4溶液，輕輕搖勻，加塞，在暗處放置5～10min，用0.1018mol/L Na2S2O3標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定，接近終點(diǎn)時(shí)加入3ml 0.5%淀粉指示劑，繼續(xù)滴定至藍(lán)色消失，并保持30秒不重新顯色，為終點(diǎn)，消耗了23.61ml Na2S2O3標(biāo)準(zhǔn)溶液。
3-1 寫(xiě)出與測(cè)定有關(guān)的化學(xué)方程式。
3-2 推測(cè)加入鉬酸銨的作用。
3-3 計(jì)算過(guò)氧乙酸的質(zhì)量分?jǐn)?shù)（要求3位有效數(shù)字）。
3-4 簡(jiǎn)述為什么此法實(shí)驗(yàn)結(jié)果只能達(dá)到3位有效數(shù)字。
3-5 過(guò)氧乙酸不穩(wěn)定，易受熱分解，寫(xiě)出熱分解反應(yīng)方程式。
3-6 第二個(gè)滴定應(yīng)在什么介質(zhì)中進(jìn)行，試給出并用方程式解釋理由。
第4題（7分）
已知：298.2K，反應(yīng)：A + 2B = 2C + 2D 的速率方程為 v = k[A]x[B]y
4-1 當(dāng)A、B 的初始濃度分別為0.010、0.020mol·L-1 時(shí)，測(cè)得反應(yīng)物B 在
不同時(shí)刻的濃度數(shù)據(jù)如下：
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試求該反應(yīng)的總反應(yīng)級(jí)數(shù)。
4-2 當(dāng)A、B 的初始濃度均為0.020 mol·L-1 時(shí)，測(cè)得初始反應(yīng)速率為實(shí)驗(yàn)(1)
的1.4 倍， 求A 和B 的反應(yīng)級(jí)數(shù)x 和y。
4-3求算反應(yīng)速率常數(shù)k。
第5題（12分）納米尺寸的金屬簇合物的性質(zhì)與大顆粒的物質(zhì)不同。為研究銀 納米簇合物的電化學(xué)性質(zhì)，設(shè)計(jì)了如下原電池（式中右邊的半電池的電勢(shì)較
高）；
5-1 計(jì)算AgCl的溶度積。
5-2 計(jì)算Ag5 和Ag10 納米簇的標(biāo)準(zhǔn)電極電勢(shì)。
5-3 解釋為什么銀的電極電勢(shì)與銀的顆粒大小有關(guān)。
5-4 將上述原電池作下列變化：
(a) 使第二個(gè)實(shí)驗(yàn)中的Ag10納米簇和Ag5納米簇電池的電解質(zhì)的pH = 13。 (b) 使第二個(gè)實(shí)驗(yàn)中的Ag10納米簇和Ag5納米簇電池的電解質(zhì)的pH = 5。
(c) 使第二個(gè)實(shí)驗(yàn)中的Ag10納米簇和Ag5納米簇電池的電解質(zhì)組成改為 pH = 7，c(Cu2+) = 0.001 mol·L-1，c(Ag+) = 10-10 mol·L-1。
通過(guò)計(jì)算定性說(shuō)明隨著反應(yīng)不斷進(jìn)行，會(huì)有什么變化發(fā)生，并給出方程式。
第6題（6分）下左圖所示晶胞是一種經(jīng)典的納米材料的晶體結(jié)構(gòu)，其空間群用
晶體學(xué)國(guó)際表表示為R3-c，這種晶體正是這個(gè)空間群的典型代表之一。
6-1 寫(xiě)出這個(gè)晶體的化學(xué)式。
6-2 如果將B3+看做ccp堆積，那么Yb3+可以看成什么堆積方式，O2-可以近似看成 什么堆積方式。
6-3 這個(gè)晶體屬于什么晶系，常見(jiàn)的晶體還有什么也屬于這個(gè)晶系。
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