第二十四届化学竞赛试题（2010年9月12日）
第一题（15分）
1-1 2009念10月合成了第117号元素，从此填满了周期表第七周期所以空格，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a衰变得到270Db后发生裂变；5个原子则经q次a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 第二题（5分）最近我国有人报道，将0.1molL-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4有0.1molL-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，并变得浑浊。
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 （Cu2+/Cu）和 （S/S2-）分别为0.345V和-0.476V，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25℃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金属铜和浑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。
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2-4请对此实验结果作一简短评论。
第三题（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。） 第四题（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 112pm 121pm 128pm 149pm 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[Co2O(NH3)10]，其O—O的键长为147pm；B的化学式为Co(bzacen)PyO2，其O—O的键长为126pm，PyS是吡啶（C5H5N），bzacen是四齿配体
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4+
[C6H5—C(O)=CH—C(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。
配合物 -
A B 结构简图 Co的氧化态 第五题（11分） 把红热的玻璃棒插入橙红色固体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种加热生成灰色固体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。
5-2A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。 5-3写出由E转变为F，F转变为G，G转变为H的离子方程式。
5-4 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。 第六题（8分）在我国青海、西藏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
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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2V。写出这种电池放电反应的离子方程式。
第七题（13分）分子筛是一种天热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[AlpSin(p+q)]·xH2O。 7-1 Si4+、Al3+和O2-的离子半径分别为41pm、50pm和140pm，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。
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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160pm。此数据说明什么？如何理解？ 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=2464pm，晶胞组成为Na96[Al96Si96O384]·xH2O。将811.5克该分子筛在1.01325×105Pa、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。
第八题（6分）在25℃和101.325kPa下，向电解池通入0.04193A的恒定电流，阴极（Pt，0.1molL-1HNO3）放出氢气，阳极（Cu,0.1molL-1NaCl）得到Cu2+。用0.05115molL-1的EDTA标准溶液滴定产生的Cu2+，消耗了53.12mL。 8-1计算从阴极放出的氢气的体积。
8-2计算电解所需的时间（以小时为单位）。 第九题（11分）
9-1画出下列转换中A、B、C和D的结构简式（不要求标出手性）。 9-2画出下列两个转换中产物1、2和3的结构简式，并简述在相同条件下反应，对羟基苯甲醛只得到一种产物，而间羟基苯甲醛却得到两种产物的原因。 原因：
第十题（7分）灰黄霉素是一种抗真菌药，可由A和B在三级丁醇钾/三级
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