第38届中国中学生奥林匹克化学竞赛（初赛）模拟试题2及参考答案.pdfVIP

第38届化学竞赛（初赛）模拟试题分享2

第1题（17分，占11%）水钠锰矿

将5.50g高锰酸钾溶于100ml超纯水中，从中取出10ml溶液，往其中加入1.8ml1g/ml

的Mn(NO)、3.9ml15.2mol/L的KOH和21.2ml超纯水，在110℃下微波水热反应可制得

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A（反应1）。研究发现，形成A的过程如下：反应初期先得到一种白色固体B，B和高锰

酸钾迅速反应得到绿色溶液C和浅红色固体D（反应2）；然后B继续和C反应，产生更

多的D，且溶液逐渐转化为蓝色溶液E（反应3）；最后蓝色溶液E和D反应，逐渐转化为

黑褐色的固体A（反应4）。

A是一种被称为水钠锰矿的物质，其理想结构为分立的层状结构。每一个分立的层中，

氧原子形成两层密置层，锰填入所有的八面体空隙，分立的层之间可填入钾离子。已知A

中Mn(III):Mn(IV)1:1。

1-1写出A~E的化学式。

1-2请写出反应2~反应4的离子反应方程式，并基于反应历程写出总反应方程式（反应1）。

1-3该反应要求体系有足够的碱性，若碱性不足，则D与B将以2：1发生副反应，产生稳

定的黑色固体F。请写出F的化学式。

第2题（11分，占8%）分子容器

受自然界中酶优异催化性能的启发，人们构建了具有明确空腔和活性位点的“分子容器”，

并用于催化独特的化学转化。在这种人工容器中，特别是协调驱动的组装金属−有机笼

（MOCs），由于其容纳客体分子和实现化学转化的能力而引起了相当大的关注。基于其相

对刚性的中心腔，研究人员提供了一种仿生的方法来模拟酶袋和活性位点的环境。

2-1我们以Zn-1的合成为例：

2+2+2+

2-1-1已知Zn-1的结构中含有14个Zn，且Zn有两种化学环境，每种化学环境的Zn

2+

有着不同的配位数，但均为Zn的常见配位数。已知Zn-1的结构具有很高的对称性，画出

Zn-1的结构示意图（配体可作适当简化）。

2-1-2已知Zn-1可以将如下小分子吸收进入空腔，答出Zn-1与小分子之间存在的作用力。

2-2类似的，分子容器X可以催化酰基转移反应的进行，首先小分子被吸入空腔，再按照特

定的排列方式互相接触并且反应，形成中间体A，随后反应得到产物，最终脱离空腔。

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2-2-1为什么空腔中小分子能够采取特定的排列方式？采取特定排列方式为什么能够使反

应更容易进行？

2-2-2画出反应的关键中间体A（须体现分子容器的作用，结构可作适当简化）。

第3题（13分，占9%）羽蛇神

矿石A在世界各地储量较为丰富，并广泛作为宝石流通。中国春秋战国时期的铜像曾

使用A作眼睛，而来自墨西哥的Aztec人则使用A创作出具代表性的双头蛇，以象征其信

奉的羽蛇神Quetzalcoatl。

在干燥地区，富含M的地下水与含磷，M的矿物质发生作用，则可以生成矿石A。

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动态空气气氛条件下，利用热重-差热分析（TGDSC）可知，A在200°C至300°C失重8.86%，

在300°C至550°C继续失重8.86%。红外光谱（IR）以及X-射线衍射（XRD）的信息表明，

第二步失重以后结构也被破坏，进入非晶相，而在1100°C左右结晶出M的简单磷酸盐B。

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若A中的磷元素全部以B的形式结晶出，则析出物质占总质量的59.97%。整个过程，体系

由蓝绿逐渐变成黄色以及棕褐色。

已知M是过渡金属，在A中的质量分数为7.81%。M是短周期金属元素。A是一种

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碱式磷酸盐。题中所有百分数均为相对于A的质量分数，且A中各原子系数均为正整数。

3-1通过计算分析，推断M和M的元素符号。

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3-2根据你第一