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年全国化学竞赛(初赛)试题与答案


全国化学竞赛(初赛)试题 第 1 题 (15 分) 1-1 2009 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 249 48 程碑。117 号元素是用 Bk 轰击 Ca 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: I+ Xe F F F I F F [(C6H5)IF5]? (C6H5)2Xe [I(C6H5)2]+ 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 Cl N O Br N O 。 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。1930 年确定了它的理想化学式。左下图是 2007 年发表的一篇研究论文给出的碳化硼 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 1983 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 2002 年改称 Bravais 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。 O—O 键长 化学式 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 [C6H5?C(O?)=CH?

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