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2012年全国高中学生化学竞赛重庆赛区预赛试题及答案


2012 年全国高中学生化学竞赛(重庆赛区预赛)试题 (高二组)
(2012 年 5 月 20 日 9:00-11:00)

题号 满分 得分 评卷人 考生须知:
? ? ? ? ? ?

1 20

2 12

3 10

4 6

5 8



6 7

7 11

8 6

9 10

10 10

总分 100

竞赛时间 2 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。 考试时间结束时, 把试卷 (背 面朝上)放在桌子上,立即起立撤离考场。 试卷装订成册,不得拆散。 第 1 题答案填写在第 1 题号下面的表格内,其它所有解答必须写在制定的方框内,不能用铅笔及红笔填写。 姓名、所属学校必须写在首页左侧规定位置,写在其它地方者按废卷论处。 允许使用无贮存信息功能的非编程计算器以及直尺等文具。 可能用到的相对原子质量: C-12 O-16 Ca-40 Cr-52.0 Mn-55.0 Cu-64 Ba-137

第 1 题(20 分)选择题(单选) 题号 答案 1-1.2011 年诺贝尔化学奖揭晓,以色列科学家达尼埃尔· 谢赫特曼获奖理由是( A.因发现准晶体而获奖 B.因核糖体的结构和功能的研究而获奖 C.在发现和研究绿色荧光蛋白方面做出贡献而获奖 D.在有机合成领域中钯催化交叉偶联反应方面的卓越研究成果而获奖 1-2.右表中 a-e 代表周期表中的五种短周期元素,下列说法中正确的是( A.c和d的气态氢化物稳定性强弱为c的小于d的 B.a、b和c第一电离能的大小顺序为a<b<c C.ad3和ed4分子中的中心原子均为sp 杂化 D.e与c形成的化合物的晶体类型为离子晶体 1-3.下列说法错误 的是( ) 。 .. A.用盐酸或 NH4Cl 溶液可溶解 Mg(OH)2 沉淀 B.可用氨水鉴别 AlCl3、ZnSO4 和 CuSO4 三种溶液 C.附着在试管内壁上的 AgCl 固体可用氨水溶解而洗去 D.除干燥 CO2 中混有的少量 SO2 可将混合气体通过盛有酸性 KMnO4 的溶液 1-4.在 pH=1 的溶液中,可以大量共存的离子组是(
A.Cu 、Fe 、 SO 2 、Br 4

1-1

1-2

1-3

1-4

1-5

1-6

1-7

1-8

1-9

1-10

) 。

) 。

a e

b

c d

3

) 。
2+

2+


2+



B.Ca 、Na+、 HCO3 、 NO3

C.Al3 、Fe3+、SCN 、Cl




D. Na 、 NH ? 、ClO3-、I 4




1-5.二氯化二硫(S2Cl2)是广泛用于橡胶工业的硫化剂,其分子结构如右图所示。常温下, S2Cl2 是一种橙黄色液体,遇水易水解,并产生能使品红褪色的气体。下列说法中错误 的是 .. ( )
1

A.S2Cl2的结构式为Cl—S—S—Cl B.S2Br2与S2Cl2结构相似,沸点S2Cl2>S2Br2 C.S2Cl2为含有极性键和非极性键的极性分子 D.S2Cl2与H2O反应的化学方程式可能为:2S2Cl2+2H2O=SO2↑+3S↓+4HCl 1-6. 已知 25℃ 时, Ka(HF)=6.0× 10 4, Ksp(MgF2)=5.0× 10
- -11

。 现向 1 L 0.2 mol/L HF 溶液中加入 1 L 0.2 mol/L MgCl2

溶液。下列说法中正确的是(

) 。
+ - + -

A.25℃ 时,0.1 mol/L HF 溶液中 pH=1 B.0.2 mol/L MgCl2 溶液中离子浓度关系为 2c(Mg2 )=c(Cl )>c(H )=c(OH ) C.2HF(aq)+Mg2 (aq)


MgF2 (s)+2H (aq),该反应的平衡常数 K=1.2× 107


D.该反应体系中有 MgF2 沉淀生成 1-7.普拉西坦是一种改善记忆、抗健忘的中枢神经兴奋药,其结构如下图,下列关于普拉西坦的说法正确的是 ( ) 。 A.它既有酸性,又有碱性 B.它的二氯取代物有两种 C.它可以发生水解反应 D.分子中C、N、O原子均处于同一平面 1-8.可逆反应 PCl5(g) 确的是( ) 。
H2C H2C C O H C N C O CH2 CH2

PCl3(g) + Cl2(g) 在密闭容器中进行,其焓变小于零,当达到平衡时,下列说法正

A.平衡条件不变,加入催化剂使平衡向右移动 B.保持体积不变,通入氯气使压力增加 1 倍,平衡向左移动 C.保持体积不变,加入氮气使压力增加 1 倍,平衡向左移动 D.向体系通入惰性气体,或降低温度,平衡向右移动 1-9.已知: Ti(s) + Cl2(g) = TiCl2(s)
? ?r Hm = -513 kJ· mol-1,则(

) 。

A.在任何温度下,正向反应是自发的 B.在任何温度下,正向反应是不自发的 C.高温下,正向反应是自发的;低温下,正向反应不自发 D.高温下,正向反应是不自发的;低温下,正向反应自发 1-10.若用强度为 I 安培的直流电电解足量的 CuSO4 溶液,当通电时间为 t 秒时,阴极析出金属 Cu 的质量为 m 克,则阿伏加德罗常数 NA 的值是( A. )。 (设每个电子所带的电量为 q 库仑) C.
64 It mq

mq 32It

B.

32 It mq

D.

mq 64It

第 2 题(12 分)金属镍及其化合物在合金材料以及催化剂等方面应用广泛。请回答下列问题: 2-1.写出 Ni 原子的核外电子排布式; 2-2.NiO、FeO 的晶体结构类型均与氯化钠的相同,Ni2+和 Fe2+的离子半径分别为 69 pm 和 78 pm,(1)比较 NiO 和 FeO 的熔点高低;(2)指出 NiO 晶胞中 Ni 和 O 的配位数; 2-3.丁二酮肟(HON=C(CH3)C(CH3)=NOH)常用于检验 Ni2+:在稀氨水介质中,丁二酮肟与 Ni2+反应可生成鲜红色 沉淀 A,(1)画出 A 的结构式,(2)指出 A 结构中碳原子的杂化轨道类型。 2-1 2-2 (1)
2

(2) 2-3 (1) (2)

第 3 题(10 分)在一定条件下,科学家利用从烟道气中分离出 CO2 与太阳能电池电解水产生的 H2 合成甲醇,其过 程如下图所示,试回答下列问题:
阳 光 烟道气 光电池 吸收池 乙醇胺 电解水 加 热 乙醇胺 H2 CO2 合 成 塔

甲醇

3-1.15~20 %的乙醇胺(HOCH2CH2NH2)水溶液具有弱碱性,上述合成线路中用作 CO2 吸收剂。用离子方程式表 示乙醇胺水溶液呈弱碱性的原因。 3-2.CH3OH、H2 的燃烧热分别为:△ H=– 725.5 kJ/mol、△ H=– 285.8 kJ/mol,写出工业上以 CO2、H2 合成 CH3OH 的热化学方程式。 3-3.以渗透于多孔基质的惰性导电物材料为电极,用 35~50 %KOH 为电解液,甲醇和空气为原料,构成碱性燃料 电池。请写电极反应。 3-4.500℃ 时,密闭容器中充入 1 mol/L CO2 和 3 mol/LH2 发生反应: CO2(g)+3H2(g) 测得有关数据如下: 反应时间/min c(CO2)/mol · L 放热还是吸热。 3-1 3-2 3-3 负极反应: 正极反应: 3-4 平衡常数 K 为: 平衡时 CO2 的转化率为: 正反应是
-1

催化剂 高温高压

CH3OH(g)+H2O(g)

3 0.50

5 0.37

7 0.30

10 0.25

13 0.25

计算 500℃ 时该反应的平衡常数 K(保留一位小数)和平衡时 CO2 的转化率,温度升高,K 值增大,判断正反应是

第 4 题(6 分)回答有关硝酸的下列问题: 4-1.根据 HNO3 的分子结构,指出分子内有几个?键,说明 HNO3 为什么不稳定? 4-2.为什么久置的浓 HNO3 会变黄? 4-1
3

4-2

第 5 题(8 分)化学兴趣小组对某品牌牙膏中摩擦剂成分及其含量进行以下探究:查得资料:该牙膏摩擦剂由碳酸 钙、氢氧化铝组成;牙膏中其它成分遇到盐酸时无气体生成。设计牙膏样品中碳酸钙的定量测定方案为:利用下图 所示装置(图中夹持仪器略去)进行实验,充分反应后,测定 C 中生成的 BaCO3 沉淀质量,以确定碳酸钙的质量 分数。依据实验过程回答下列问题:

5-1.实验过程中需持续缓缓通入空气,说明其作用。 5-2.写出 C 中反应生成 BaCO3 的化学方程式。 5-3.实验中准确称取 8.00 g 样品三份,进行三次测定,测得 BaCO3 平均质量为 3.94 g 。计算样品中碳酸钙的质量 分数(要求计算过程)。 5-4.有人认为不必测定 C 中生成的 BaCO3 质量,只要测定装置 C 在吸收 CO2 前后的质量差,一样可以确定碳酸钙 的质量分数。你认为按此方法测定对结果有何影响,说明其原因。 5-1 5-2

5-3

5-4

第 6 题(7 分)下图是工业制取 Cr2O3 流程图。已知:溶液 A 中含 Na2CrO4 和 NaFeO2;D 是实验室常用的氧化剂; ―氧化碱熔‖是指在通入空气条件下跟 Na2CO3 共熔。

4

铬铁矿 Fe(CrO2)2

氧化碱熔后用水浸取

溶液 A

中和至中性

沉淀 B 中和液 浓缩 酸化 浓硫酸 C KCl D

G F

强热

溶液 晶体E



6-1.写出框图中物质 B、D、F 的化学式; 6-2.写出 Fe(CrO2)2→A 和 E→G 的化学方程式。 6-1 B: 6-2 Fe(CrO2)2→A: D: F:

E→G:

第7题 (11 分) 称取 10.00 g 含铬、 锰的钢样, 经过适当处理后, 铬和锰被氧化为 CrO2 4 及 MnO4 溶液共有 25.00 mL,

取其 10.00 mL,调节酸度以 BaCl2 为沉淀剂,使铬全部沉淀,得到 BaCrO4 沉淀 0.0549 g。 另取一份 10.00 mL, 并以 Fe2+ 标准液滴定,用去 0.0750 mol/L Fe2+ 溶液 15.95 mL。 请写出有关反应式并计算出 Cr 和 Mn 含量(要求 计算过程) 。

第 8 题(6 分)化合物 A 的分子式为 C9H10O3,不溶于水、稀 HCl 及稀 NaHCO3 溶液,但能溶于 NaOH 溶液。A 与 稀 NaOH 共热后,冷却酸化得沉淀 B (C7H6O3),B 能溶于 NaHCO3 溶液并放出气体,B 与 FeCl3 溶液作用呈现出紫 色;A 与乙酸酐作用生成 C,C 是一种历史悠久的解热镇痛药。B 在其三种同分异构体中酸性最强(pKa1=2.98) 。 请写出 A、B、C 的结构简式。 A 的结构简式: B 的结构简式: C 的结构简式:

5

第 9 题(10 分)某烃 A 相对于氢气的密度为 35,一定量 A 在足量的氧气中完全燃烧,得到等物质的量的 CO2 和 H2O,A 能发生如下转化(图中的无机产物均已略去) 。其中 F 能发生银镜反应,E 不能发生银镜反应;G、H 互为 同分异构体,G 中只含 1 个甲基。
R' R CH C OH OH R
''

HIO4

O R CHO + R
'

已知:

C

R''

A

Br2/CCl4 反应Ⅰ

B

NaOH/H2O E F

C

氧化

D(C5H10O3) 浓H2SO4

G(C5H8O2)
反应Ⅱ

H(C5H8O2)

HIO4

I(C10H16O4 六元环状化合物)

9-1.指出反应 I 化学反应类型; 9-2.写出 F 和 G 的结构简式; 9-3.写出 B→C 和 D→I 的化学方程式; 9-4.I 有多种同分异构体,其中某一种同分异构体满足以下条件:① 六元环,② 环上的一硝基取代物只有一种,③ 1 mol 该物质与足量的 NaHCO3 作用放出 2 mol 气体,写出该同分异构体的结构简式。 (不考虑立体异构) 9-1 9-2 反应 I 的反应类型为: F 的结构简式为: G 的结构简式为:

9-3

B→C:

D→I:

9-4

第 10 题(10 分)化合物 A(C6H12O)能与 2,4-二硝基苯肼反应,在碱性条件下与银氨溶液作用无银镜产生;D 和 E 互为同分异构体,其中 D 可使 H2CrO4 溶液变绿,而 E 不能。
A(C6H12O) 催化加氢 B(C6H14O) 浓H2SO4 C(C6H12) (1) O3 (2) Zn, H2O D+E

10-1.请写出 A、B、C、D 的结构简式(不考虑立体异构) ;
6

10-2.请写出 A 和 2,4-二硝基苯肼作用的化学方程式。 10-1 A: C: 10-2 B: D:

7

2012 年全国高中学生化学竞赛(重庆赛区预赛) (高二组参考答案)
第 1 题(20 分)选择题(单选) 题号 答案 1-1 A 1-2 C 1-3 D 1-4 A 1-5 B 1-6 D 1-7 C 1-8 B 1-9 D 1-10 B

第 2 题(12 分) 2-1 [Ar]3d84s2(或 1s22s22p63s23p63d84s2 (2 分) 2-2 NiO 的熔点高于 FeO; (2 分)Ni 和 O 的配位数都是 6(2 分) 2-3

(4 分) ;sp 、sp

2

3

(各 1 分)

第 3 题(10 分) 3-1 HOCH2CH2NH2 + H2O HOCH2CH2NH3 + OH
+ -

(2 分) (2 分) (1 分) (1 分)

3-2 CO2(g)+3H2(g)=CH3OH(l)+H2O(l); △ H=– 131.9 kJ/mol 3-3 负极反应:CH3OH-6e +8OH =CO32 +6H2O
- - -

正极反应:O2+4e +2H2O=4OH 3-4 5.3(2 分)





75% (1 分) 吸热(1 分) 在 HNO3 分子中 N 处于最高氧化态,无 d 轨道不能生成反馈键,具有较大的

第 4 题(6 分) 4-1 分子内有四个? 键; (2 分) 不对称性,因而不稳定。 (2 分) 4-2 因为 4HNO3
2 2

= 4NO ? + 2H O + O ?
2

NO2 溶于 HNO3 即黄

(2 分)

第 5 题(8 分) 5-1 (1)可搅拌 B、C 中的反应物; (2)把生成的 CO2 气体全部排入 C 中,使之完全被 Ba(OH)2 溶液吸收。 (2 分) 5-2 CO2+Ba(OH)2=BaCO3↓+H2O 5-3 (1 分) n(BaCO3)=3.94/197=0.0200(mol), 则 n(CaCO3)=0.0200 mol,质量为 2.00g, 则样品中碳酸钙的质量分数: 5-4

0.02000 ? 100 ? 100 % ? 25% (2 分) 8.00

使测定结果明显偏高;(1 分)因为 B 中的水蒸气、氯化氢气体等进入装置 C 中(或其他合理答案)(2 分)

第 6 题(7 分) 6-1 B: Fe(OH)3 D: K2Cr2O7 F:H2CrO4(各 1 分)
高温

6-2 4Fe(CrO2)2+10Na2CO3+7O2

8Na2CrO4+2NaFeO2+10CO2↑(2 分) 8Na2CrO4+2Fe2O3+8CO2↑(1 分) 2NaFeO2+CO2↑(1 分)]

或[4Fe(CrO2)2+8Na2CO3+7O2 4CrO3


高温 高温

Fe2O3+Na2CO3

2Cr2O3+3O2↑(2 分)

第 7 题(11 分)
8

Ba2+ + CrO2 4

= BaCrO ↓
4

(1 分) n(BaCrO4)=0.0549 / 253.0 = 2.17 ? 10-4 (mol) (1 分)

BaCrO4 摩尔质量为 253.0 g/mol 所以 Cr 的质量分数为

52.0 ? 2.17 ? 10 ?4 ? 25.00 ? 100% = 0.282% (2 分) 10.00 ? 10.00
3+ 3+ 2

2+ + 因为 CrO2 4 + 3Fe + 8H

? MnO 4 + 5Fe 所以 样品中含 Mn 为:
2+

= Cr + 3Fe + 4H O + 8H = Mn + 5Fe + 4H O
+ 2+ 3+ 2

(2 分) (2 分)

1 0.0750? 15.95 25.00 ? 55.0 ? ( ? 2.17 ? 10?4 ? 3) 5 1000 ? 100% ? 0.150% (3 分) 10.00 ? 10.00 第 8 题(6 分)
O

OH

OH

A: 第 9 题(10 分) 9-1 9-2

COOC2H5

B:

COOH

C:

OCCH3 COOH

(各 2 分)

加成(1 分) F:
O H C H

(1 分)

G: CH2

C

COOH (2 分)

CH2CH3

CH3

CH3 CH2

9-3

B→C:

CH3CH2C

+ 2NaOH

H2O

CH3CH2C

CH2

+ 2NaBr (2 分)

Br Br
OH O O O O

OH OH
浓 H2SO4

D→I:

2CH3

C

COOH

+ 2H2O (2 分)

CH2CH3

9-4

H3C HOOC

CH3 COOH

(2 分)

第 10 题(10 分) 10-1 A:(CH3)2CHCOCH2CH3 C:(CH3)2C=CHCH2CH3
O2N

B:(CH3)2CHCH(OH)CH2CH3 D:CH3CH2CHO (各 2 分)
O2N NO2 (CH3)2CHC NNH NO2 + H2O CH2CH3

10-2

(CH3)2CHCOCH2CH3 + H2NNH

(2 分 )

9


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