2025年高一上學期化學奧林匹克初賽模擬第1題（12分）物質結構與性質綜合題1-1硅在弱堿性水溶液中溶解生成Si(OH)?，反應分兩步進行，寫出相應的化學方程式。1-21999年通過振動-轉動光譜證實CH??離子中氫原子圍繞碳原子快速轉動，所有C-H鍵鍵長相等。該離子的結構能否用經(jīng)典共價鍵理論解釋？簡述理由（不超過20字）。1-3CH??離子屬于（）A.質子酸B.路易斯酸C.自由基D.親核試劑1-4某烷烴分子因結構類似金剛石被稱為"分子鉆石"，其結構簡圖為立方體頂點連接形成的籠狀結構（每個頂點為碳原子，氫原子飽和碳價）。該分子的分子式為________。1-5判斷該"分子鉆石"是否存在對稱中心________（填"有"或"無"）。1-6該分子中不同級別的碳原子有________種（指伯、仲、叔、季碳的種類數(shù)）。1-7該分子是否含有手性碳原子________（填"是"或"否"）。1-8該分子是否具有手性________（填"是"或"否"）。解析思路：1-1硅的溶解過程分為水解和脫水兩步：Si+4OH?=SiO???+2H?↑（堿性條件下水解），SiO???+4H?O=Si(OH)?+4OH?（脫水形成原硅酸）。1-2經(jīng)典共價鍵理論無法解釋5個等價C-H鍵，需用三中心二電子鍵模型。1-3CH??可釋放H?，屬于質子酸（A）。1-4立方體8個頂點為C原子，每個C形成4個鍵，分子式為C?H?。1-5立方體結構存在對稱中心（體心位置）。1-6所有碳原子均為叔碳（與3個C相連），故只有1種。1-7分子中每個C連接3個相鄰C和1個H，無手性碳。1-8分子存在對稱面，不具有手性。第2題（10分）化學熱力學與平衡計算2-1298K時，將0.100mol·L?1AgNO?溶液與0.100mol·L?1NaCl溶液等體積混合，計算沉淀生成后溶液中Ag?濃度（Ksp(AgCl)=1.8×10?1?）。2-2向上述體系中滴加濃氨水至pH=10.0，此時游離氨濃度為0.10mol·L?1。已知Ag(NH?)??的穩(wěn)定常數(shù)Kf=1.7×10?，通過計算判斷AgCl沉淀是否溶解（需寫出計算過程）。2-325℃時，用0.1000mol·L?1NaOH溶液滴定20.00mL0.1000mol·L?1H?PO?溶液。已知H?PO?的Ka?=7.5×10?3，Ka?=6.2×10??，Ka?=2.2×10?13。計算第一化學計量點時溶液的pH值（保留兩位小數(shù)）。解析思路：2-1等體積混合后[Ag?]=[Cl?]=0.05mol/L，Q=2.5×10?3＞Ksp，生成沉淀。平衡時[Ag?]=√Ksp=1.34×10??mol/L。2-2配位反應：AgCl(s)+2NH??Ag(NH?)??+Cl?，平衡常數(shù)K=Ksp·Kf=3.06×10?3。設溶解濃度為x，則x2/(0.10-2x)2=3.06×10?3，解得x≈1.7×10?2mol/L＞10??，沉淀完全溶解。2-3第一計量點生成NaH?PO?，pH=(pKa?+pKa?)/2=(2.12+7.21)/2=4.66。第3題（10分）配位化學與晶體結構3-1某配合物的組成為Co(NH?)?BrSO?，向其溶液中加入BaCl?溶液無沉淀生成，加入AgNO?溶液有淡黃色沉淀生成。該配合物的化學式為________，命名為________。3-2已知[Fe(CN)?]3?的磁矩為2.4μB，[FeF?]3?的磁矩為5.9μB。通過計算說明兩種配合物的中心離子雜化類型（Fe的原子序數(shù)為26）。3-3立方晶系某氧化物的晶胞參數(shù)a=420pm，晶胞中O2?作面心立方堆積，金屬離子M3?填充在八面體空隙中，占有率為1/2。計算該氧化物的密度（M的相對原子質量為52）。解析思路：3-1SO?2?在內界，Br?在外界，化學式為[Co(NH?)?SO?]Br，命名為溴化硫酸根·五氨合鈷(III)。3-2[Fe(CN)?]3?：磁矩μ=√[n(n+2)]=2.4μB，n=1，低自旋d?，d2sp3雜化；[FeF?]3?：μ=5.9μB，n=5，高自旋d?，sp3d2雜化。3-3面心立方O2?數(shù)=4，M3?數(shù)=4×1/2=2，化學式為M?O?。晶胞體積V=(420×10?1?cm)3=7.41×10?23cm3，密度ρ=(2×52+3×16)/(6.02×1023×7.41×10?23)=5.18g/cm3。第4題（12分）有機反應機理與合成4-1鄰二甲苯在臭氧作用下發(fā)生分解反應，產(chǎn)物為甲醛和乙二醛。寫出該反應的中間體結構及反應類型。4-2以苯為起始原料合成1,4-二羥基苯，設計兩步反應路線，標明試劑和條件。4-3解釋溶劑極性對SN2反應的影響：為什么極性非質子溶劑能加速CH?Br與NaCN的反應？解析思路：4-1臭氧分解生成臭氧化物中間體（三元環(huán)結構），反應類型為協(xié)同氧化斷裂。4-2第一步硝化：苯+HNO?/H?SO?→硝基苯（50-60℃）；第二步還原水解：硝基苯+Fe/HCl→苯胺，再重氮化后水解得苯酚，最后氧化為對苯二酚。4-3極性非質子溶劑（如DMF）不溶劑化CN?，使其親核性增強，降低反應能壘。第5題（10分）元素化學與環(huán)境化學5-1某工廠排放的廢水中含有NH??、NO??和NO??，在通入O?的條件下通過生物硝化作用轉化。寫出亞硝化菌和硝化菌參與的兩步反應方程式。5-225℃、pH=7.5時，NH??濃度從0.1mol/L降至0.01mol/L需10小時，計算表觀反應速率常數(shù)k（假設為一級反應）。5-3解釋pH值低于6時反應速率顯著下降的原因。解析思路：5-1亞硝化：2NH??+3O?=2NO??+4H?+2H?O；硝化：2NO??+O?=2NO??。5-2一級反應ln(c?/c)=kt，k=ln(0.1/0.01)/10=0.23h?1。5-3pH＜6時，H?抑制亞硝化菌活性，酶催化效率降低。第6題（10分）化學動力學與實驗設計6-1某反應2A→B的速率方程為v=k[A]2，A的初始濃度為0.2mol/L，半衰期為10min。計算k的值及反應進行20min后A的濃度。6-2設計實驗驗證該反應為二級反應，列出需測量的物理量及數(shù)據(jù)處理方法。解析思路：6-1二級反應半衰期t?/?=1/(k[A]?)，k=1/(10×0.2)=0.5L·mol?1·min?1；20min后1/[A]=1/0.2+0.5×20=15，[A]=0.067mol/L。6-2測量不同時間A的濃度，作1/[A]-t圖，若呈線性則為二級反應。第7題（10分）電化學與氧化還原7-1已知E°(Cu2?/Cu)=0.34V，E°(Fe3?/Fe2?)=0.77V。計算反應Cu+2Fe3?=Cu2?+2Fe2?的平衡常數(shù)K（298K）。7-2設計原電池實現(xiàn)該反應，畫出裝置圖并標注電極材料、電解質溶液及電子流向。解析思路：7-1E°=0.77-0.34=0.43V，lgK=nE°/0.0591=2×0.43/0.0591≈14.55，K=3.5×101?。7-2負極（Cu）：Cu|Cu2?(1mol/L)；正極（Pt）：Fe3?(1mol/L),Fe2?(1mol/L)|Pt；鹽橋連接，電子從Cu極流向Pt極。第8題（10分）高分子化學與材料8-1寫出苯乙烯與馬來酸酐共聚反應的化學方程式，指出共聚類型。8-2解釋該共聚物的耐熱性高于聚苯乙烯的原因。解析思路：8-1交替共聚：nCH?=CH-C?H?+nCH?=C(CO)?O→[-CH?-CH(C?H?)-CH?-C(CO)?O-]?。8-2酐基的強極性和剛性結構增加分子間作用力，提升耐熱性。第9題（8分）實驗數(shù)據(jù)分析9-1用0.1000mol/LNaOH滴定20.00mLH?PO?溶液，滴定曲線出現(xiàn)兩個突躍，解釋為何無第三個突躍。9-2某同學用移液管量取25mL溶液時俯視刻度，對實驗結果的影響是________（填"偏大"、"偏小"或"無影響"）。解析思路：9-1H?PO?的Ka?=2.2×10?13太小，生成的Na?HPO?堿性太弱，無法形成突躍。9-2俯視導致量取體積偏小，結果偏小。第10題（10分）化學與生活10-1解釋"暖寶寶"發(fā)熱原理：鐵粉、活性炭、食鹽和水組成的體系發(fā)生氧化反應放熱，寫出正極反應式。10-2說明活性炭在體系中的作用。解析思路：10-1正極：O?+2H?O+4e?=4OH?；負極：Fe-2e?=Fe2?。10-2活性炭吸附O?和水，形成微電池增強反應速率。命題特點總結：綜合性：每題融合多個知識點，