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2011-2013年北京市高一化学竞赛试卷及答案


2011 年北京市高中学生化学竞赛试卷 (高中一年级)
2011 年 4 月 10 日上午 8:00-10:00
题号 满分 得分 评卷人 ·竞赛时间 2 小时。迟到超过 30 分钟者不得进场。开赛后 1 小时内不得离场。时间到,把试卷(背 面向上)放在桌面上,立即离场。 ·竞赛答案全部写在试卷指定位置上,使用黑色或蓝色圆珠笔、签字笔、钢笔答题,使用红色笔或铅

笔答题者,试卷作废无效。 ·姓名、准考证号和所属区、县、学校必须填写在答题纸指定位置,写在其他处者按废卷处理。 ·允许使用非编程计算器及直尺等文具。 ·试卷按密封线封装。 题中可能用到的元素相对原子质量如下: H 1.00 8 C 12.0 1 N 14.0 1 O 16.0 0 Na 22.9 9 S 32.0 7 Cl 35.4 5 K 39.1 0 Ni 58.7 0 1 30 2 12 3 10 4 8 5 6 6 7 7 7 8 8

北京
9 12 总分 100

第 1 题 选择题( 30 分) (单选或多选,每选 3 分。 ) (1) “轻轨电车”是一种交通工具。当电车启动时,电车电刷跟导线的接触点上,由于摩擦会产生高 温,因此接触点上的材料应该具有耐高温、能导电的性质。你认为该接触点上材料的选用较为合适的 是 ( ) A.金刚石 B.铝 C.石墨 D.铁 (2)下列离子组能大量共存的是 - - - + A.含大量 H+的溶液中:I 、Cl 、NO3 、Na - + - - + B.含 AlO2 的溶液中:Na 、K 、NO3 、HCO3 + + + - - C.含大量 Al3 的溶液中:K 、Na 、NO3 、ClO - - - - + D.含大量 OH 的溶液中:CO32 、Cl 、F 、K ( )

(3)P4S3 的结构研究表明,该分子中没有不饱和键,且各原子的最外层均达到了 8 电子结构。在该分 子中含有的共价键个数是 ( ) A.7 个 B.8 个 C .9 个 D.10 个 (4)在元素周期表的主族元素中,甲元素与乙、丙、丁三种元素上下、左右相邻,丙元素的原子序数 等于甲、乙两种元素的原子序数之和,四种元素原子的最外层电子数之和为 20 。下列说法正确的 ( ) A.甲、乙、丙、丁四种元素均为短周期元素 B.甲的气态氢化物的稳定性强于乙的气态氢化物 C.甲的含氧酸的酸性弱于丙的含氧酸 D.元素丁形成的化合物比元素乙形成的化合物多 (5)水解是物质与水发生反应形成新物质的反应。下列说法不正确 的是( ... )

A.CaO2 的水解产物是 Ca(OH)2 和 H2O2 B.Mg3N2 的水解产物是两种碱 C.PCl3 的水解产物是 HClO 和 PH3 D.CaC2 的水解产物之一是 C2H2 (6)高氯酸是很强的酸,沸点是 130℃。质量分数为 60%的溶液加热不分解,浓度增高就不稳定, 受热易分解,热、浓的高氯酸溶液遇有机物爆炸。为使市售的 70%高氯酸进一步浓缩,所采取的 措施正确的是 ( ) A.加入浓硫酸后常压蒸馏 B.各仪器连接处的橡胶塞应塞紧防止漏气 C.加入浓硫酸减压蒸馏 D.各仪器连接处必须用磨口玻璃

(7)向 300mL KOH 溶液中缓慢通入 2.24L(标准状况下)CO2 气体,充分反应后,在减压蒸干溶液, 得到 11.9g 白色固体。则下列说法中正确的是 ( ) A.此白色固体为 KOH 和 K2CO3 的混合物 B.此白色固体中含有 K2CO3 6.90g -1 C.原 KOH 溶液中的物质的量浓度是 0.500 mol·L D.此白色固体 KHCO3
第 2 题(12 分) X、Y、Z、W 为常见含有相同 电子数的离子或分子,其中 X 有 5 个原子核,这些微粒与一氧化 氮间有如下转化关系(图中部 分反应物、产物及反应条件已略去) 。 (1)Z →NO 反应的化学方程式是:

X

Z

NO

Y

W

。 液 态 Z 与 水 的 电 离 相 似 , 其 中 存 在 的 电 子 数 相 同 的 两 种 微 粒 是 。 (2)实验室中检验 Z 的化学试剂及现象是: 化学试剂 方法一 方法二 (3)由构成 X、Y 的三种元素所组成的一种离子化合物,且三种元素原子数之比为 2:4:3,该离 子化合物是 大到小的顺序为 (填写化学式) ,其 0.1 mol/L 的该溶液显酸性,则该溶液中离子浓度由 。 现象

(4) 一定条件下,Z 与一氧化氮或二氧化氮反应均可生成两种很稳定的产物。若有二氧化氮与 Z 的混合气体 20 mL 在该条件下反应, 实际参加反应的二氧化氮比 Z 少 2 mL, 则原混合气两者的体积 比是:

第 3 题(10 分)

实验室中用下列装置制 FeCl3,可供选择的试剂有:①MnO2 ②NaOH 溶液 ③饱和 NaCl 溶液 ④浓 硫酸 ⑤浓盐酸。

Fe 丝 石棉纤维 维

E B C D A (1)按气体流向由左到右排列,各装置的连接顺序为(填写 A~E 序号) : 接 接 接 接 。 (2)实验开始时先点燃 A 处酒精灯,点燃 B 处酒精灯前必须观察到的现象是 。 (3)A 装置烧瓶中反应的方程式是

C 中所放试剂是



(4)停止反应后,还有 Fe 丝剩余。为检验 FeCl3 生成,并最终得到 FeCl3 溶液,某学生设计以下实 验步骤: a. 待 B 装置玻璃管冷却后,将管中物质用水溶解,过滤除去不溶物; b. 取少量滤液,滴加 KSCN 溶液,检验 Fe3+; — c. 取少量滤液,滴加硝酸酸化的 AgNO3 溶液,检验 Cl 。 请指出该实验步骤中可能存在的不足,说明理由和改进方法(写出相应的离子反应方程式) : (1) A 接 E 接 C 接 B 接 D 。 (2 分)错一个全扣 (2)黄绿色气体充满玻璃管 (1 分) (3)MnO2 + 4HCl


Mn Cl2 + Cl2↑+ 2H2O(2 分) ; 浓硫酸

(1 分)

(4)溶解物质时,发生反应 2Fe3+ + Fe = 3Fe2+,溶质可能为 FeCl2 或 FeCl2 与 FeCl3 的混合物。 (3 分) — - 2+ 3+ 在检验 Cl 后,应该向滤液中通入 Cl2,2Fe + Cl2 = 2Fe +2Cl 。 (3 分)

第 4 题( 8 分) 写出下列反应的化学方程式并配平: (1)硝酸甘油 C3H5N3O9 爆炸 C3H5N3O9 = N2 + CO2+

H2O +



(2)NH4ClO4 和 Al 反应释放大量热 NH4ClO4 + Al = + +H2 (3)COS 和过量的 NaOH(aq)

N2 +

+

HCl

第 5 题( 6 分) 请提出把气井中 H2S(9-11%,其他气体不和 O2 反应)转化成 S 的两种方案(包括 反应方程式) : 1. 2.

第 6 题(7 分) (1) 为什么 Ag 能置换 H2S(aq)中氢,而不能置换 HCl(aq)中氢? (写出反应方程式及原因)

(2) 废气中的 H2S 经 ZnO 可被除去,其反应方程式是:

(3) 表中列出由单质形成化合物时释放的能量(Δ Η Θ为负值表示释放能) (298K) H2O(g) Δ Η /kJ/mol
Θ

H2S (g) –20

ZnO(s) –348
Θ

ZnS(s) –189

–242

请根据表中数据,写出两个反应方程式并计算出Δ Η

第 7 题( 7 分) 测定某种气体分子式的两个方法是: (1)取 20 mL 该气体,施以电火花使之完全分解为 40 mL 气体(体积是在同温、同压下测定的。下 同) 。通入 20 mL O2,施以电火花,生成的 H2O 被吸收后,气体体积为 15 mL,又经脱 O2 后,剩余气 体体积为 10 mL(N2) 。请给出该气体的分子式

(2)把该气体的水溶液(浓)加到体积为 V 的 Cl2 中,剧烈反应,并冷却原温度后,把原先盛 Cl2 的 容器倒置于水中,水即进入容器,残余气体体积为 1/3 V。请解释原因并给出必要的反应方程式。

第 8 题( 8 分) 根据下列条件确定元素在周期表中的位置,并填写下列表格。 (1) 基态原子中有 3d7 ;

(2) M3 型阳离子和 F 阴离子点电子层构型相同; 2+ (3) M 型阳离子的 3d 能级为半充满;
+ -

周期数 (1) (2) (3) (4) 每空 0.5 分



元素符号或原子序

第 9 题( 12 分) 氢,氮,氧是日常生活中三种重要元素,了解它和它的一些化合物是有益的,请回答下列一些简 单问题。 (1)氢气与氧气反应生成水,请画出水分子的构型示意图。

(2)氢气与氮气在 773K,30MPa 和铁催化下反应生成氨,请画出氨分子的构型示意图。

(3)氨在氧气燃烧可能生成 HNO 中间体。请指出氢氮氧在 HNO 分子中的化合价及氧化值。

(4)氨易溶于水,呈碱性;氨的溶解度随温度升高而降低。请用结构图表示出一些物质的氮氢氧 间键的变化。

2011 年北京市高中学生化学竞赛试题答案 (高一年级)
第 1 题( 30 分 ) (1)C (2)D (3)C (4)A&D (5)C (6)C&D (7)B&C 第 2 题( 12 分 ) 催化剂 (1) 4NH3 + 5O2 ===== 4NO + 6H2O NH2 (2) 化学试剂 方法一 方法二 用湿润的红色石蕊试纸检验 蘸有浓盐酸的玻璃棒检验
- —

、NH4+ 现象 试纸变为蓝色 有白烟生成


(3)NH4NO3 ;c(NO3 ) > c(NH4+) > c(H+) > c(OH ) (4)8NH3 +6NO2 = 7N2 + 12H2O 8 x 6 x-2 x = 8 V(NH3)﹕V(NO2) = 8﹕(20-8)= 2﹕3

注:学生只要答出 2:3,不写计算过程也可得分,但计算时必须为 8:6mL 第 3 题( 10 分 ) (1) A 接 E 接 C (2)黄绿色气体充满玻璃管 (3)MnO2 + 4HCl




B



D



(2 分)错一个全扣 (1 分) (1 分)

Mn Cl2 + Cl2↑+ 2H2O(2 分) ; 浓硫酸

(4)溶解物质时,发生反应 2Fe3+ + Fe = 3Fe2+,溶质可能为 FeCl2 或 FeCl2 与 FeCl3 的混合物。 (3 分) — - 2+ 3+ 在检验 Cl 后,应该向滤液中通入 Cl2,2Fe + Cl2 = 2Fe +2Cl 。 (3 分) 第 4 题( 8 分 ) (1) 4 C3H5N3O9 = 6 N2 + 12 CO2+ Al2O3 +1 10 H2O + 1 N2 + 2 O2 H2O (2 分) + 2 HCl +H2 (2 分) (2 分) (2 分) (2 分)

(2) 2 NH4ClO4 + 4 Al = 2

(3)COS+ 4 NaOH = Na2CO3 + Na2S + 2 H2O 或:COS+ 4 OH


= CO32



+ S2



+ 2 H2O H2S + 1/2 O2 = H2O + S

第 5 题( 6 分 ) 1.在不足量空气(O2)条件下燃烧

2.使 1/3 体积气体和足量 O2 反应 H2S + 3/2 O2 = H2O + SO2 产物再和 2/3 体积气体反应 SO2 + 2 H2S = 3S + 2 H2O 第 6 题( 7 分 ) (1)Ag 置换 H2S 的反应式为:2Ag + H2S = Ag2S + H2 表明 Ag2S 的溶解度比 AgCl 小了许多 (2)ZnO + H2S = ZnS + H2O (3)H2S(g) + 1/2 O2(g) = H2O(g) + S(s) ZnS(s) + 1/2 O2(g) = ZnO(s) + S(s) (4)周期数4,V11B,錳,Mn 第 7 题(分) (1)NH3。 (2)氢气:H2(? ) ,氮气:N2(? ? ?
2 2 2 2 2 3

(4 分)l

(2 分) (1 分) (2 分) (2 分)

Δ Η Θ = –242 kJ/mol Δ Η Θ = –161 kJ/mol

(1 分) ) ,氧气:O2(? ? ? )
3

(3)剩余 1/3 V N2 表明该气体(水溶液)中有 N,能和 V Cl2 反应生成 1/3 V N2, 且产物易溶于水的是 NH3。 (4 分) 2 NH3 + 6 Cl2 = N2 + 6 HCl 第 8 题( 8 分 ) 周期数 (1) (2) (3) (4) 4 4 3 4 族 Ⅷ ⅠB Ⅲ A Ⅶ B 元素符号或原子序 Co 或 27 Cu 或 29 Al 或 13 Mn 或 25 (2 分)

每空 0.5 分 第 9 题( 12 分 ) (1) O

(2) (3 分) N 3 O 2

H H
(3)原子 化合价 H 1

N H HH

(3 分)

氧化值 +1 +1 -2 (3 分) (4)H3N…H—OH ? H3N—H …OH; H3N—H …OH ?H3N…H—OH ? H3N?+ H2O

(3 分

北京市 2012 年高中学生化学竞赛试卷(高中一年级) 2012 年 4 月 8 日上午 8:00-10:00 第 1 题 选择题( 30 分) (单选或多选,每选 5 分。 ) (1)下列说法正确的是: ( ) A.相同质量的热水比冷水含有更多的热量 B.化学反应限度大,该反应的速率也大 C.在相同条件下,分子破裂为原子所吸收的能量与相应原子结合成分子所放出的能量数值相同 D.化石燃料的开采与使用,有利于节能减排与保护环境 (2)秤取 160 g CuSO4(160 g/mol)250 g CuSO4· 5H2O(250 g/mol)分别溶于水时,前者释热 66 kJ/mol, 后者吸热 11 kJ/mol。则 CuSO4(s) + 5H2O(l) = CuSO4· 5H2O (s) 的热效应是( ) A.释热 77 kJ/mol B.释热 55 kJ/mol C.吸热 77 kJ/mol D.吸热 55 kJ/mol (3)从某些性质看,NH3 和 H2O,NH4 和 H3O ,OH 和 NH2 ,N3 和 O2 两两相当,据此判断下列 反应方程式正确的是 ( ) ① 2Na 2NH3 === 2NaNH2 H2 ② CaO 2NH4Cl === CaCl2 2NH3 H2O ③ 3Mg(NH2)2 === Mg3N2 4NH3 ④
+ + - - - -

A.仅①正确

(l) NH4Cl NaNH2 === NaCl 2NH3

B.②④正确

C.全部正确

D.正确①②④

(4)NaH 是离子化合物,与 H2O 反应,有气体生成,现有 NaH 与 Al 粉的混合物 m g 投入足量水中, 全部溶解,生成 n g H2。则原混合物中 Al 粉的最大质量为: ( ) A. (36n–2m)g C. (2 n–m)g
24 ? ? B. ? m ? n ? g 5 ? ? D. (24 m–5n)g

(5)以葡萄糖为燃料的微生物燃料电池如图所示。关于该电池的叙述正确的是:( A.该电池能够在高温下工作 B.电池的负极反应为: 用电器 - + C6H12O6+6 H2O–24e =6CO2↑+24H CO2 O2 C.放电过程中,将生成的 CO2 和水 微 电 电 生 随时排出,保持电解质浓度恒定 极 极 物 D. 在电池反应中, 每消耗 1mol 氧气, H2O C6H12O6 L 理论上能生成标准状况下 CO2 22.4/6
质子交换膜



第 2 题( 12 分) 把 NaOH 稀溶液加到 20.00mL 0.0215 mol/L Cd(NO3)2 溶液, 当加入 1.10mL NaOH 时 pH 为 8.,10, 此时 生成 Cd(OH)2 沉淀。 - (1) 请计算 Cd(OH)2 饱和溶液中[Cd2+]· [OH ]2 之值—即 Ksp。

(2)为降低水中 Cd2+的浓度,可加 NaOH、Na2CO3 使之沉淀为 Cd(OH)2、CdCO3(已知[Cd2+]· [CO32 -14 - 2+ 2- ]= 2.510 ) ,欲使河水中[Cd ]达到国家规定标准≤0.005mg/L,计算所需[OH ]、[CO3 ]各是多少? 评价计算结果。


第 3 题( 7 分) 气体 A 密度(相对于 H2)为 16.02,1 体积 A 受热分解得 2 体积气体(同温、同压) (1)求 A 的分子式: (4 分)

(2)1 体积 A 和足量 H2O 反应得 4 体积气体(同温、同压) ,请写出反应方程式。

第 4 题( 6 分) 气体中有下列平衡:N2O4 (g) 求 N2O4 分解率。

2NO2 (g) 。在 27° C,105 Pa 条件下气体混合物的平均分子量为 76.7。

第 5 题( 9 分)甲烷(CH4)与氯气(Cl2)光照下反应生成 CH3Cl, CH2Cl2, CHCl3 等。请回答下列问 题。 (1) 写出 CH3Cl 分子的电子式。

(2) 请指出 CH2Cl2 分子中各原子的氧化值。

(3) 请指出 CH2Cl2 分子中各原子的化合价。

(4) 请指出 CHCl3 分子所有的对称元素。

第 6 题(7 分) 一带有两个负电荷的錸(Re)的双核络合物,是由两个錸和八个氯(Cl)构成。具有反磁性。请回答 下列问题以便确定其结构。 (1)金属原子 Re 处在第六周期 VIIB 副族,问 Re 有几个价电子。

(2)Cl 处在第几周期,有几个价电子?

(3)若 Cl 的氧化值为负 1,Re 的氧化值为几?

(4)若每个 Cl 与 Re 形成一个化学键,并且分子中的价电子全部配对成键,请问 Re 与 Re 之间有几 个化学键?

第 7 题( 14 分) 某课外小组模拟工业流程 设计了如下实验装置制备硝酸 (所有橡胶制品均已被保护) 。 (1) 分别写出工业上用氨 气制取 NO 及实验室用浓硝酸 制取 NO2 的化学方程式:

a 气体

冷水

Na2CO3 溶液

(2)连接好该装置后,首先进行的操作是:

(3)通入 a 气体的目的是:

(4)盛有 Na2CO3 溶液的烧杯为尾气处理装置,该装置中反应的化学方程式是: NO2 + Na2CO3+ H2O== NaNO2 + + ; 已知: NO2 可被 NaOH 溶液完全吸收, 而 NO 不能被吸收, 但当 NO2 与 NO 按一定的比例混合时, 可被 NaOH 溶液完全吸收,则此时 NO2 与 NO 的物质的量比例关系是:

(5)用 N2O4 代替 NO2 与水和 a 气体反应可生成硝酸,此反应的化学方程式是:

第 8 题( 15 分)

某化工厂以软锰矿、闪锌矿(除主要成分为 MnO2、ZnS 外还含有少量的 FeS、CuS、Al2O3 等物质) 为原料制取 Zn 和 MnO2。 (1)在一定条件下,将这两种矿粉在硫酸溶液中相互作用,配平如下的化学方程式: MnO2 + FeS + H2SO4= MnSO4 Fe2(SO4)3+ S+ H2O

(2) 将所得含有 Mn2+、 Fe3+、 Cu2+、 Al3+、 Zn2+的酸性溶液按以下的工业流程进行操作处理得溶液(IV), 电解溶液(IV)即得 MnO2 和 Zn。
含有Mn2+、 Fe3+、Cu2+、 Al3+、Zn2+ 的 酸性溶液(I)
适量 Zn粉 ①

沉淀物

用碳酸盐 适量X 酸性溶 调pH~5.6 酸性溶液(II) ③ 液(III) ②

Fe(OH)3 Al(OH)3 溶液(Ⅳ)

a、操作①中加 Zn 粉后发生反应的离子方程式为

b、操作②中加入适量 X 的作用是什么;X 的首选物的化学式是:

c、操作③中所加碳酸盐的化学式是

(3)为了从上述流程中产生的 Fe(OH)3 、Al(OH)3 沉淀混合物中回收 Al(OH)3,工厂设计了如下的有 关流程图。
Al粉
适量HCl 溶液

AlCl3溶液 NaAlO2溶液 沉淀

Fe(OH)3 适量 Al(OH)3 NaOH溶液

Al(OH)3

a、AlCl3 溶液和 NaAlO2 溶液反应生成 AI(OH)3 的离子方程式为

若总共得到 n molAl(OH)3,则消耗的 NaOH 和 HCl 的理论量(mol)分别为

b、若使用下列流程回收处理,请比较两个流程消耗酸碱的用量?
Fe(OH)3 适量 Al(OH)3 NaOH溶液 NaAlO2溶液 沉淀
适量 HCl 溶液

Al(OH)3

草 稿 纸 2012 年北京市高中化学竞赛(高一卷)答案 第1题 (1) (2) (3) (4) (5) 选择题( 30 分) (单选或多选,每选 5 分。 ) C A C B B、C

第 2 题( 12 分) (1) pH =8.10 pOH = 5.90 [OH- ] = 1.26 x 10-6mol/L

[Cd2+] = 0.0215mol/L
2+ - 2

20.00 20.00 +1.10

= 2.04 10-2mol/L

[Cd ] [OH ] = 2.04 10-2 (1.26 10-6)2 = 3.2 10-14
(4 分) (2) [Cd ] 0.005 mg/L = 5 × 10 g/L - - [Cd2+] 5 × 10 6/112 = 4.4 × 10 8 mol/L
2+
-6

[OH ] =
2

3.2 10 4.4 10

14 8

= 8.5 10

4

mol/L

[CO3 ] =

(8 分) - - - [OH ] = 8.5 × 10 4 mol/L OH 浓度大,使河水显碱性,不适宜 - - [CO32 ] = 5.7 ×10 7 mol/L 加碳酸钠,天然水中可能达标

2.5 10 14 = 5.7 10 7 mol/L 4.4 10 8

第 3 题( 7 分) (1) A 的分子量 16.02 ×2.00 = 32.04 1 体积气体分解得到 2 体积气体,只可能是 H2。所以 A 中另一元素为 Si,A 的分子式为 SiH4 (4 分) (2) SiH4 (g) + 4H2O = 4H2 (g) + H4SiO4 或 SiH4 (g) + 3H2O = 4H2 (g) + H2SiO3 (3 分) 第 4 题( 6 分) N2O4 (g) 2NO2 (g) 1—x 2x 混合气体中总物质的量为 1+x (1 x) 2x 则

(1+x)
解得 x = 0.20

92.0 +

(1+x)

46.0 = 76.7

(3 分) (3 分)

第 5 题( 9 分) (1)
H

H C Cl 或 H

H C H Cl

(2)

原子 Cl 氧化值 0 +1 -1 (3) 原子 C H Cl 化合价 4 1 1 (4) (C3 ,3m) m:对称面,C3 三重对称轴。 (3 分) 答出对称面,三重对称轴给全分 不画图之用文字叙述,正确则得满分

H C H

(2 分) (2 分) (2 分)

H C Cl Cl Cl

第 6 题(7 分) (1) 7 (2) 3,7 (3) +3 (4) 4 第 7 题( 14 分) (1) 4 NH3 +5 O2

(1 分) (2 分) (2 分) (2 分)

催化剂 △

4NO + 6H2O

(2 分)

Cu + 4HNO3= Cu(NO3)2 + 2NO2↑ + 2H2O Cu + 4H+ + 2NO3- = Cu2+ + 2NO2↑ + 2H2O (2 分)离子式及化学方程式均可 (2) 检验装置的气密性 (1 分) (3) a 是 O2,可提高 NO2 的转化率 (或 2 NO + O2 = 2 NO2) (1 分) (4) 2 NO2 + 2 Na2CO3+ 1 H2O== NaNO2 + NaNO3 + 2NaHCO3 ; (3 分)

n(NO2) n(NO)
(5)

1

(2 分) (2 分)

2N2O4 + O2 + 2H2O = 4HNO3

第 8 题( 15 分) (1) 3 MnO2 + 2 FeS + 6 H2SO4= 3 MnSO4 1 Fe2(SO4)3+ 2 S+ 6 H2O (2)a. Zn+Cu2+=Zn2++Cu; Zn+2Fe3+=Zn2++2Fe2+ b.将 Fe2+氧化成 Fe3+ ; 是 MnO2 c.MnCO3 或 ZnCO3 或 MnCO3 和 ZnCO3 + - (3)a. Al3 +3AlO2 +6H2O=4Al(OH)3 ; 3n/4 、 3n/4 b.如按下流程,则得到同样 n molAl(OH)3,消耗的 NaOH、HCl 的理论量分别为 n mol,大于前 流程的消耗量,相对而言,前流程更符合节约的原则

2013 年北京市高中学生化学竞赛试卷 (高中一年级) 2013 年 4 月 14 日下午 14:00-16:00 题号 1 2 3 4 5 6 7 北 8 京 9 10 11 总分

满分 得分 评卷人

16

4

9

7

8

5

7

9

10

13

12

100

·竞赛时间 2 小时。迟到超过 30 分钟者不得进场。开赛后 1 小时内不得离场。时间到,把试卷(背面 向上)放在桌面上,立即离场。 ·竞赛答案全部写在试卷指定位置上,使用黑色或蓝色圆珠笔、签字笔、钢笔答题,使用红色或铅笔 答题者,试卷作废无效。 ·姓名、准考证号和所属区、县、学校必须填写在答题纸指定位置,写在其他处者按废卷处理。 ·允许使用非编程计算器及直尺等文具。 ·试卷按密封线封装。 题中可能用到的元素相对原子质量如下: H 1.00 8 C 12.0 1 N 14.0 1 O 16.0 0 Na 22.9 9 Al 26.9 8 K 39.1 0 S 32.0 7 Cl 35.4 5 Cu 63.5 5 Ag 107. 9

第 1 题 选择题(16 分) (每选 2 分,多选,对一错一不得分,无负分) (1)荧光棒发光的原理是利用 H2O2 氧化草酸酯产生能量,该能量传递给荧光物质而发光。草酸酯是 一种粘稠度较高的有机化合物。下列说法不正确 的是( ... A.荧光棒发光,凑近可燃性气体,会导致气体燃烧 B.当荧光棒亮度减弱时,敲打荧光棒亮度可能增强 C.荧光棒放入冷冻室亮度可能减弱甚至消失 D.荧光棒发光是化学能转化为热能,热能转化为光能 (2)碘可能呈金属性,下列事实能说明这一事实的是( A.已经制得 I(NO3)3、I(ClO4)3?2H2O 等含 I3+ 的化合物 ) )

B.已经制得 IBr、ICl 等卤素互化物 C.碘易溶于 KI 溶液形成 I3 D.I4O9 可以看成是碘酸盐 (3)能正确表示下列反应的离子方程式为( A.向碳酸氢镁溶液中滴加少量石灰水: Mg2+ +2HCO3 +2Ca2+ +4OH =Mg(OH)2↓+2CaCO3↓+ H2O
- - -



B.在强碱溶液中,次氯酸钠与氢氧化铁反应生成 Na2FeO4 : 3ClO


+ 2Fe(OH)3 = 2FeO42



+3Cl + H2O + 4H+


C.向 NaAlO2 溶液中通入过量的 CO2 制取 Al(OH)3 AlO2


+ CO2 + 2H2O = Al(OH)3↓+ HCO3



D.漂白粉[主要成分 Ca(ClO)2,Ca(OH)2]在空气中失效: ClO


+ CO2 + H2O = HClO + HCO3



(4) 主族元素 M 和 N, M 位于短周期, 且 M2 和 N+ 的电子数之差为 8, 则下列说法正确的是 (




A.M 和 N 的原子序数之差为 11 B.M 和 N 的原子序数之和为 11 C.M 和 N 的最外层电子数之和为 8 D.M 和 N 的最外层电子数之差为 8 (5)将 Cl2 通入熔融的硫磺制得 S2Cl2,S2Cl2 是黄红色油状发烟液体,遇水分解出无色有刺激性气味 的气体,且溶液变浑浊;S2Cl2 与 NaOH 溶液反应得到澄清溶液。S2Cl2 在合成橡胶,硬水软化等方面 有着重要应用。有关 S2Cl2 的叙述正确的有( A.S2Cl2 的结构简式: Cl-S-S-Cl B.S2Cl2 和水反应中,氧化剂还原剂物质的量之比为 1:1 C.S2Cl2 和 NaOH 水溶液反应,氧化与还原产物物质的量之比为 1:1 D.13.5g S2Cl2 和 NaOH 反应电子转移数为 0.1NA (6)海水中主要含有 Na+ 、K+、 Mg2+、Ca2+、Cl 、Br 、SO42 、HCO3 、 CO32 等离子,火力发
- - - - -



电时排放的烟气可用海水脱硫,其工艺流程如下图所示:
海水 含SO2的 烟气 吸收塔 脱硫后的烟气 氧气 氧化 海水 稀释 排放

下列说法错误的 是( ...



A.海水 pH 约为 8 的原因主要是天然海水含 CO32 、HCO3




B.氧化主要是氧气将 HSO3



,SO32 ,H2SO3 氧化为 SO42




C.―反应、稀释‖的目的是中和、稀释后再排放 D.经稀释“排放”出的废水中 SO42 浓度与海水相同


第 2 题( 4 分) 作为溶剂 NH3 和 H2O 相似,能发生电离 NH3 + NH3 (H2O + H2O 子方程式。 H3O
+ -

NH4



+ NH2



+ OH )请写出在液 NH3 中发生中和反应的离

金属在液 NH3 中的活动顺序,大体上和金属在水中活动序相似,请写出在液 NH3 中发生下列化学反应 的原因。 Mg + 2Na Al + 3Na


+ 2I



= 2Na + MgI2




+ 3NH2

= Al(NH2) 3 + 3Na

第 3 题( 9 分) 向 5.0mL 0.20mol/L CuSO4 溶液中滴加 0.20mol/L 的 NaOH 溶液,当加入 7.5mL NaOH 溶液时,溶 液中 Cu 几乎全部沉淀,请给出沉淀物的化学式。
2+

第 4 题( 7 分) (1)用 NaOH(aq)、KOH(aq)吸收 CO2。有关数据见下表: NaOH 溶解度 g/100gH2O,20℃ 109 KOH 112 NaHCO3 9.6 KHCO3 33.2

选用哪种试剂(aq)更有效?主要理由是:

(2)用饱和 Ca(OH)2、Ba(OH)2 溶液检验 CO2: M(OH)2 + CO2 = MCO3 + H2O 有关数据见下表: Ca(OH)2 溶解度 g/100gH2O,25℃ 0.165 Ba(OH)2 3.89 CaCO3 0.0002 BaCO3 0.00022

选用哪种饱和液?主要理由是:

第 5 题( 8 分) 活泼金属 K、Na、Mg 都能和 CO2 反应,但产物不同。请写出下列两个反应方程式并标明得失电子 数。 (1) Na 和 CO2 生成 Na2CO3。

(2) K 和 CO2 生成 K2C2O4。

第 6 题( 5 分)

已知:

HCOOH(甲酸) CO + NaOH
(6

浓H2SO4

CO + H2O HCOONa(甲酸钠)

200 C
5

10) 10 Pa

前者是酸转化为氧化物(CO) ,后者是氧化物(CO)转化为盐,为什么 CO 不是 HCOOH 的酸酐?

第 7 题( 7 分) 19 世纪前半叶,测得水中 H、O 元素的质量比是 1:8,因当时不知道水分子中 H、O 的原子数,所以 无法得到统一的原子量。 Cannizzaro 根据 Avogadro 的观点: “同温度、同压强下,同体积气体中含有相同数的分子” 。解决了测 定原子量的难题。 已知 A、B、C、D 四种化合物中均含有 X 元素,300℃时它们都是气体,请根据表中与气体 N2 相比得 到的数据计算 X 的原子量(分子中元素原子数只能是整数) 。 N2 气体质量(g/L) X 的质量分数(%) 0.652 A 0.849 97.3 B 6.321 26.2 C 2.731 90.8 D 3.632 91.0

第 8 题( 9 分) N2O 分子的结构可能有如下三种形式:其中(C)是稳定的
O (A) N N (B) N N O (C) N N O

以此类推,请推测下列分子可能的结构。 (1) N2O3 ,写出两种; (2)NO3F ,写出一种

第 9 题( 10 分) 有一组化合物,As4,C6H6,C8H8 他们的特征是分子中的每个 As,或 C 原子都分别同其他的三个 As,或三个 C 原子形成化学键,这些原子称骨架原子。 (1) 请分别给出以上分子构型的示意图。 (H 可不画)

(2)请分别指出这一组骨架上原子各自的价电子总数。

(3)请指明骨架上价电子数 N 与骨架原子个数 n 的关系。

(4)请给出一例符合(3)要求的可能的物质,并指明骨价原子是什么。

第 10 题( 13 分) 过氧化氢是一种常见绿色氧化剂。 (1)液态过氧化氢可微弱电离,得到两种等电子微粒。请写出电离方程式

(2)两个盛有等量过氧化氢溶液的容器 A 和 B,向 A 中加入少量 MnO2;向 B 中加入 H2SO4 和足量 MnO2。充分反应后。B 中放出气体的量是 A 中放出气体的 2 倍,写出 B 的反应方程式并解释原因?

(3)向盛有一定浓度过氧化氢溶液的试管中,逐滴加入用少量稀硫酸酸化的硫酸亚铁溶液。滴加过程 中的现象是: ①浅绿色溶液变成深棕黄色; ②有少量气泡(O2)出现,片刻后反应变剧烈,并放出较多热量; ③静置一段时间,试管底部出现红褐色沉淀。请用化学方程式或离子方程式以及对上述带有下划线的 现象进行解释。

第 11 题( 12 分) 已知:甲、乙为气态非金属单质, 丙、丁为化合物,其中丙为有刺 激性气味的气体,丁在通常状况 下为液体,它们之间的相互转化 关系如右图: 请回答: (1)请写出丙的化学式或电子式;并写出丙和氧的反应方程式:
乙 甲
一定 条件

甲 丙 O2
点燃

O2
点燃



(2) 通过如下装置中的可验证 丙的还原性。 ① 请写出反应一段时间后,I 和 II 装置中可观察到的实验现象和 I 中所发生反应的化学方程式。 ② 上图实验装置由环保角度是否 可以改进,请简述理由。

CuO



无水硫酸铜 I II

(3)气体丙与 NaClO 在溶液中按物质的量比为 2:1 发生氧化还原反应生成三种化合物。该反应的化 学方程式是:



稿 纸

2013 年北京市高中化学竞赛(高一试题) 参考答案 (2013-03-14) 第 1 题( 16 分 )每选 2 分,多选,对一错一不得分,无负分 (1)A (2)A & D (3)C (4)B (5)A & C (6)D 第 2 题( 4 分 ) NH4


+ NH2



2NH3

(2 分) (2 分)

MgI2 和 Al(NH2) 3 为难溶物 第 3 题( 9 分 ) c (Cu )和 c (OH )的浓度(mol/L )相同,完全沉淀时 V(Cu ) : V (OH ) = 5.0:7.5 = 1.0:1.5,
2+ - 2+ -

(4 分)
2

即沉淀中物质的量比为 1.0:1.5,为 Cu (OH)1.5,表明沉淀中必有 SO4 且 为(SO4 )0.25, 即 Cu(OH)1.5(SO4 )0.25 或 4Cu(OH)6 SO4 或
2- 2-

3Cu(OH)2·CuSO4 第 4 题( 7 分 ) (1) 选用 KOH(aq); 主要理由是: MOH
CO2 M2CO3 CO2 MHCO3

(5 分)

KHCO3 溶解度大,不易发生堵塞。 (若写成 KOH 溶解度大要扣分, 因为 112/56<109/40) (2) 应选用 Ba(OH)2; CaCO3,BaCO3 均难溶,Ba(OH)2 溶解度大 (楷体部分不答不影响得分) 第 5 题( 8 分 ) (1)
2e

(4 分) (2 分) (1 分)

2Na + CO2 + CO2 = Na2CO3 + CO
2e

若写成2CO2并标示 2CO2
2e -

CO

不扣分
(4 分)

(2)
2e -

2K + 2CO2 === K2C2O4
2e -

(4 分)用单线桥不扣分

第 6 题( 5 分 ) 含氧酸脱去—OH 的水的产物是酸酐,HCOOH 脱去 H2O 部分源于 —OH,部分源于—H,

H C OH O

,所以 CO 不是甲酸的酸酐。

(5 分) 第 7 题( 7 分 ) 根据 A、B、C、D 在同温度、同压强下和 N2 的相对密度得分子量,再有 X 在化合物中的质量分数求得 X 的质量 A:MA = 28.0 × 0.849 /0.652 = 36.5 B:MB = 28.0 × 6.321 /0.652 = 271.5 mx = 36.5 ×0.973 = 35.5 mx = 271.5 × 0.262 = 71.1

C:MC = 28.0 × 2.731 /0.652 = 117.3 D:MD = 28.0 × 3.632 /0.652 = 156.0

mx = 117.3 × 0.908 = 106.5 mx = 156.0 × 0.910 = 142.0

X 原子数在 A、B、C、D 化合物中为整数,在 A 化合物中 X 质量最小, 所以 X 的原子量为 35.5. 第 8 题( 9 分 ) (7 分)

O O O O N N ( 1 ) N N O O O N N N N N N O O OO O O O O ( A ) ( B ) ( C ) ( D ) ( E ) N O 2 3 O O F N ( 2 ) N O O OF ( A ) ( B ) O N O F 3

以键线式或电子式画出(1)中任意两种, (2)中任一种即可,每式 2 分

第 9 题(10 分) (1)

As4

C6H6

C8H8

(3 分)

(2) (3) (4)

(20;30;40) (N = 5n) (2 分)

(3 分)

P4,P; N3P3,N P; B8(CO)8,B; C8(NO2)8,C (2 分) (本题答案较多,只要符合(3)的要求即可。 )

第 10 题(13 分) (1) 2H2O2 H3O2++ HO2




(2 分)

(2)B 中的 MnO2 作氧化剂,可将过氧化氢中的-1 价氧全部氧化为氧气;而 A 中的过氧化氢发生歧

化反应,只有一半-1 价氧被氧化为氧气,故 B 中放出气体是 A 中 2 倍 MnO2 + H2O2 + H2SO4 = MnSO4 + O2 + 2H2O (5 分)

(3)①2Fe2+ + H2O2 + 2H+ = 2Fe3+ + 2 H2O,浅绿色 Fe2+被氧化成黄色的 Fe3+(浓度大时颜色变成棕黄 色) ②过氧化氢中分解产生氧气,常温下反应 2H2O2 = O2? + 2H2O 较慢,受热并被逐渐增多的 Fe3+ 催化,反应速率加快而剧烈 ③反应①使 c(H+)降低,且反应②放热使水解平衡 Fe3+ + 3 H2O 动,Fe(OH)3 较多时聚集成沉淀。 (6 分) 第 11 题(12 分) (1)丙为 NH3;电子式为
H H N H

Fe(OH)3 + 3H+ 正向移

(2 分)

4NH3 + 3O2

点燃

2N2 + 6H2O

(2 分) (2 分)

(2)①黑色粉末变红,试管口部出现无色液滴,无水硫酸铜变蓝
2NH3 + 3CuO 3Cu + N2 + 3H2O

(2 分) ②应加装脱氨装置,II 后排出的气体中含少量 NH3,不吸收会造成污染(2 分) (3) 2NH3 + NaClO = N2H4 + NaCl + H2O (2 分)


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