2014 年第28 届中国化学奥林匹克初赛试题及标准答案 第 1 页，共 9 页 第2 8 届中国化学奥林匹克初赛试题及标准答案 第1 题（6 分）合成氨原料气由天然气在高温下与水和空气反应而得。涉及的主要反应如下： （1）CH4(g)＋H2O(g)→CO(g)＋3H2(g) （2）2CH4(g)＋O2(g) →2CO(g)＋4H2(g) （3）CO(g)＋H2O(g) →H2(g)＋CO2(g) 假设反应产生的CO 全部转化为CO2，CO2被碱液完全吸收，剩余的H2O 通过冷凝干燥除去。进入合成氨反应塔的原料气为纯净的N2 和H2。 1 －1 为使原料气中N2 和H2 的体积比为1：3，推出起始气体中CH4 和空气的比例。设空气中O2 和N2 的体积比为1：4，所有气体均按理想气体处理。 1 －2 计算反应（2）的反应热。已知： （4）C(s)＋2H2(g) →CH4(g) ΔH4＝－74.8 kJ·mol－1 （5）C(s)＋1/2O2(g) →CO(g) ΔH5＝－110.5 kJ·mol－1 1 －1 4 份 N2，需 12 份 H2；4 份 N2 由空气引入时，同时引入l 份 O2。 由反应(2)和(3)，l 份 O2 需 2 份 CH4，产生6 份 H2； 另外的6 份 H2 由反应(l)和(3)提供，再需要6/4 份 CH4； 因此，起始体系中CH4 和O2 的比例为3.5:1，故 CH4 和空气的比例为3.5:5，即 7:10。 1 －2 反应(5)×2－1 反应(4)×2，得反应(2)，(2)的反应热： ΔH2＝－110.5 kJ·mol－1×2－(－74.8 kJ·mol－1×2)＝－71.4 kJ·mol－1 第2 题（5 分）连二亚硫酸钠是一种常用的还原剂。硫同位素交换和顺磁共振实验证实，其水溶液中存在亚磺酰自由基负离子。 2 －1 写出该自由基负离子的结构简式，根据 VSEPR 理论推测其形状。 2 －2 连二亚硫酸钠与CF3Br 反应得到三氟甲烷亚磺酸钠。文献报道，反应过程主要包括自由基的产生、转移和湮灭（生成产物）三步，写出三氟甲烷亚磺酸根形成的反应机理。 2 －1 ·SO－2 即 角型或 V 型 2 －2 －O2S—SO－2 →－O2S·＋·SO－2 CF3Br＋·SO－2 →·CF3＋BrSO－2 －O2S·＋·CF3→F3CSO－2 第3 题（6 分）2013 年，科学家通过计算预测了高压固态氮的一种新结构：N8 分子晶体。其中，N8 分子呈首尾不分的链状结构；按价键理论，氮原子有5 种成键方式；除端位以外，其他氮原子采用 3 种不同类型的杂化轨道。 3 －1 画出N8 分子的Lewis 结构并标出形式电荷。写出端位之外的N 原子的杂化轨道类型。 3 －2 画出N8 分子的构型异构体。 3 －1 3 －2 2014 年...
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