第27届中国化学奥林匹克（决赛）理论试题2013年11月29日北京营员号________考试须知竞赛时间4小时，迟到超过半小时者不能进考场，开始考试后1小时内不得离场。时间到，把试卷、答题纸和草稿纸装入信封，放于桌面，听到指令后方可离开考场。将营员号写在试卷首页及每页答卷指定位置，写于其他位置按废卷论处。说有解答必须写于答卷指定框内，写于其他位置无效。凡要求计算或推演的，须给出计算或推演过程，无计算或推演过程，即使结果正确也不得分。用铅笔解答的部分（包括作图）无效。禁用涂改液和修正带，否则，整个答卷无效。试卷已装订成册，不得拆散。允许使用非编程计算器及直尺等文具，不得携带铅笔盒和任何通讯工具入场，否则取消考试资格。用黑色墨水笔或黑色圆珠笔答题。不得携带任何其他纸张进入考场。若另需草稿纸，可举手向监考教师索取。写有与试题内容无关的任何文字的答卷均无效。H1.008元素周期表He4.003Li6.941Be9.012B10.81C12.01N14.01O16.00F19.00Ne20.18Na22.99Mg24.31Al26.98Si28.09P30.97S32.07Cl35.45Ar39.95K39.10Ca40.08Sc44.96Ti47.88V50.94Cr52.00Mn54.94Fe55.85Co58.93Ni58.69Cu63.55Zn65.39Ga69.72Ge72.61As74.92Se78.96Br79.90Kr83.80Rb85.47Sr87.62Y88.91Zr91.22Nb92.91Mo95.96Tc[98]Ru101.07Rh102.91Pd106.42Ag107.87Cd112.41In114.82Sn118.71Sb121.76Te127.60I126.90Xe131.29Cs132.91Ba137.33La138.91Hf178.49Ta180.95W183.84Re186.21Os190.23Ir192.22Pt195.08Au196.97Hg200.59Tl204.38Pb207.2Bi208.98Po(209)At(210)Rn(222)Fr(223)Ra(226)Ac(227)Rf(261)Db(262)有关常量NA=6.022×1023mol-1R=8.314J?mol-1?K-1F=9.647×104C?mol-1第1题（7分）氮与其他元素可形成多种化合物，如二元氮化物Li3N、GaN、Ge3N4、P3N5，叠氮化物NaN3、Ca(N3)2等。这些氮化物在发光、安全气囊等方面有重要应用。1-1NaN3受热产生气体，写出反应方程式。1-2在二元氮化物Ga3N2、GaN和Ge3N4结构中，金属与氮采用四面体配位方式结合，N原子只有一种化学环境，写出这三种氮化物中N的配位数。1-3P3N5晶体结构中，P的配位数为4，指出N有几种配位方式、配位数和不同配位方式的N的比例。1-4Ca(N3)2中，Ca与N3-中两端的N相连，Ca的配位数为8，指出N3-两端的N与几个Ca相连。第二题（9分）光合作用是自然界最重要的过程之一，其总反应一半表示为6CO2+6H2O→C6H12O6+6O2实际反应分多步进行。其中，水的氧化过程是一个很重要的环节，此过程在光系统II（简称PSII）中发生，使水氧化的活性中心是含有4个锰原子的配位簇（成为锰氧簇）。初始状态的锰氧簇（S0）在光照下依次失去电子变为S1、S2、S3和S4，S4氧化H2O生成O2。该过程简示如下：2-1光合作用中，水的氧化是几个电子转移的过程？2-225℃，标态下，下列电极反应的电极电势分别为：a）MnO43-+4H++e-→MnO2+2H2O??θ=2.90Vb）MnO2+4H++e-→Mn3++2H2O??θ=0.95Vc）O2+4H++4e-→2H2O??θ=1.23V计算上述半反应在中性条件下的电极电势。假定MnO43-和Mn3+的浓度均为0.10mol·L-1，氧分压等于其在空气中的分压。回答此条件下MnO43-和MnO2能否氧化水。2-3在模拟锰氧簇的人工光合作用研究中，研究者注意到了如下Mn(III)/Mn(II)体系（25℃）：d)Mn3++e-→Mn2+??θ=1.51Ve)在[H2P2O72-]=0.40mol·L-1，[Mn(H2P2O7)33-]=[Mn(H2P2O7)22-]的溶液中：Mn(H2P2O7)33-+2H++e-→Mn(H2P2O7)22-+H4P2O7??θ=1.15V2-3-1计算e）中的半反应的标准电极电势。（H4P2O7的酸解离常数：Ka1=1.2×10-1，Ka2=7.9×10-3，Ka3=2.0×10-7，Ka4=4.5×10-10）2-3-2计算Mn(H2P2O7)22-和Mn(H2P2O7)33-的稳定常数之比。第3题（13分）X、Y、Z均为非金属元素（X的原子序数小于Y的原子序数），三者形成多种化合物。其中分子式为XYZ6的化合物被认为是潜在的储氢材料，氢的质量分数达19.6%。3-1通过计算说明X、Y、Z各是说明元素3-2下图示出XYZ6及相关化合物的生成与转化的流程图：其中，实线箭头表示在一定条件的转化过程，虚线仅表示分子式的关联关系；由A和B制备XYZ6的过程中给出了所有的反应物和产物，而其他过程仅给出了所有的反应物及其参与反应的计量系数的比例（例如，A...
