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2002年全国高中化学竞赛(安徽赛区)初赛试题


2002 年全国高中化学竞赛(安徽赛区)初赛试题
(考试时间 3 小时,满分 150 分)
H 1.008 Li Be 6.941 9.012 Na Mg 22.99 24.31

元素周期表

He 4.003 B C N O F Ne 10.81 12.01 14.01 16.00 19.00 20.18 Al Si

P S Cl Ar 26.98 28.09 30.97 32.07 35.45 39.95

K Ca Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn Ga Ge As Se Br Kr 39.10 40.08 44.96 47.88 50.94 52.00 54.94 55.85 58.93 58.69 63.55 65.39 69.72 72.61 74.92 78.96 79.90 83.80 Rb Sr Y Zr Nb Mo Tc Ru Rh Pd Ag Cd In Sn Sb Te I Xe 85.47 87.62 88.91 91.22 92.91 95.94 [98] 101.1 102.9 106.4 107.9 112.4 114.8 118.7 121.8 127.6 126.9 131.3 Cs Ba Hf Ta W Re Os Ir Pt Au Hg Tl Pb Bi Po At Rn La-Lu 132.9 137.3 178.5 180.9 183.8 186.2 190.2 192.2 195.1 197.0 200.6 204.4 207.2 209.0 [210] [210] [222] Fr Ra Ac-La [223] [226]

●本试卷分试题卷和答题卷两部分,所有的答案必须写在答题卷上,写在试题卷 ................... 上无效 。 ... ●考生开始答题前,请先将答题卷上密封线内的项目填写完整。 ●有关计算中,请遵循近似数计算法则。 一、本题包括 10 小题,每小题 2 分,共 20 分。每小题只有一个选项符合题意。 ⒈基态原子的核外电子排布为[Kr]4d 10 5s 0 的元素属于的周期和族为 A.第四周期、Ⅹ族 B.第四周期、Ⅷ族 C.第五周期、Ⅷ族 D.第五周期、零族 ⒉某化学反应 2M+N→3F 是一步完成的,M 和 N 的起始浓度分别为 2 mol·dm-3 和 4 mol·dm-3,1 秒钟后,M 的浓度下降了 1 mol·dm-3,下面结论中正确的是 A.F 的浓度为 1.5 mol·dm-3 B. F 的浓度为 1 mol·dm-3 C.N 的浓度为 2.5 mol·dm-3 D.N 的浓度为 3 mol·dm-3 ⒊在配平的下列反应中, □H3AsO4 (aq)+□Zn(s)+□H+(aq)+□H2O(aq)→□AsH 3 (g) +□Zn(H 2O) 4 2+(aq), H2O 前面的系数为 A.8 B.12 C.16 D.20 ⒋在标准状况下,由 CO 和某种气态烷烃组成的 1 dm3 混合气体与 9 dm3 氧气混合且 充分燃烧。燃烧后保持压强不变,温度为 409.5K,此时反应后气体体积为 15 dm3。 则该气态烃一定不是 A. CH 4 B. C2H6 C. C3H8 D. C4H 10 ⒌在地壳内,深度每增加 1km,压强约增加 25250~30300kPa,这对固体物质的平衡 会发生较大的影响,如 CaAl 2Si2O 8 + Mg 2SiO 4 CaMg2Al2 Si3O 12 (钙长石) (镁橄榄石) (钙镁)石榴子石 密度: 2.70 3.22 3.50g·cm-3 则在地壳区域高压条件下,有利于
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A.钙长石生成 B.镁橄榄石生成 C.钙长石和镁橄榄石共存 D.(钙镁)石榴子石生成 ⒍有三种易挥发的化合物,都含有同种元素 X。已知它们在标准状况下的气体密度分 别 6.75k g·m-3、9.56 k g·m-3 和 10.08 k g·m-3。在这三种化合物中,X 的质量分数 分别为 96.0%、33.9%和 96.4%。则 X 元素的相对原子质量为 A.175.2 B.72.6/n(n 为正整数) C.36.3 D. 一定是 72.6 ⒎用 Fe2 (SO4 ) 3 溶液洗去煤中所含的黄铁矿,则黄铁矿中的硫元素被氧化成 A. SO 4 2B. SO 3 2C. SO 2 D. S ⒏在 KOH 熔体中大气中的氧可将铬铁矿(FeCr 2O4)中 Fe 和 Cr 的氧化态都转化为+6 氧 化态,1mol FeCr2O 4 在理论上需要多少 mol 氧气使之氧化。 A.2 mol B.2.5 mol C. 3 mol D. 4 mol ⒐在光照下 与 Br2 的反应可能得到的一元取代物的数目为

A.6 B.5 C.4 D.3 ⒑已知 PCl5 是三角双锥几何构型,若 Cl 元素有两种稳定的同位素,则 PCl5 的不同分 子种数(包括异构体)为 A.8 B.10 C.12 D.14 二、本题包括 15 小题,每小题 2 分,共 30 分。每小题有 1 个或 2 个选项符合题意。 若该题只有 1 个选项合题意,多选或错选均不得分。若该题有 2 个选项合题意,选 对 1 个得 1 分,选对 2 个得 2 分;选错 1 个,该题不得分。 ⒒下列各 Lewis 结构式中,能正确表示出 NO3 -离子的 Lewis 结构式是

O N
A.

O N O
B.

O N
O
C.

O N O
D.

O

O

O

O

O

⒓参照反应 Br+H 2 → HBr+H 的能量对反应历程的示意图,下列叙述中正确的是 A.正反应为吸热的 B.正反应为放热的 C.加入催化剂,该化学反应的反应热不变 D.加入催化剂可增大正反应速率,降低逆反应速率

CH3 CH3 C Br CH3 与试剂 CH =CH―CH ―ONa 起反应, ⒔用 2 2 应得到的产物是
CH3 CH3 C O CH2 CH CH2
A.

CH3 CH3 C ONa
B.
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CH3

CH3

CH2
C.

CH3 C CH3

D.不起反应 表示等压条件下的化学反应的热

⒕对于一个化学反应,下列说法正确的是(注:Δ H 效应,Δ H A. Δ H <0,放热;Δ H >0,吸热。 ) B. Δ H

越负,其反应速率越快

越正,其反应速率越快

C.只要有催化剂,那么反应肯定加速

D.以上三种说法都不正确

⒖在 A.(Si 2O5 ) n2nB. (SiO 3 ) n2n-

结构中, C. (Si 6O17 ) n10n-

表示成 SiO4,则该结构式的通式为 D. (Si6O 19 ) n14n-



Br

与 KOH 乙醇溶液反应所得的主要产物为

A.

B.

OH

C.

D.

OC2H5

⒘在放热反应 2SO2+O2

2SO3 中,60% SO 2 与 40%O 2(体积分数)可以使反应

完全。但在硫酸厂的催化塔入口一般通入 10% SO 2、16%O2 和 74%N 2 混合气体(体 积分数) 。硫酸厂在催化塔入口所采用的进气配制方案的理由为 ①加入不参与反应的 N2,有利于平衡向正反应方向移动。 ②防止催化床升温到 630℃以上,使 V2O5 催化活性降低,甚至失效。 ③直接可以利用空气来配制催化塔入口的进气。 A① B.② C.②③ D.①②③ ⒙下列各物种中,键角∠OXO 最大的是 A.NO 2+ B.NO 2 C.NO 2 D.CO 3 2⒚在水电离出来的氢离子浓度为 10-13 mol·dm-3 的溶液中,下列各组离子一定不能存 在的是 A.Na+、NO3 -、Al3+、K+ B. Na+、ClO 3 -、ClO -、ClO 4 C.K+、Cr 2O7 2-、I-、Na+ D. Na +、S2O3 2-、SO4 2-、NH4+ ⒛证明 CH4 是正四面体几何构型的正确方法是 A. CH 4 分子中的 C-H 键长都相等 B. CH 4 分子中的∠HCH 键角都相等
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C.CH 2Cl2 不存在立体异构体 D.CHXYZ 存在光学异构体(X、Y、Z 代表不同的原子) 21.对于下列化学反应,产物是(*C 为 14C)

Cl CH2 CH *CH2 + - OC2H5→? O C2H5O CH2 CH *CH2 O CH CH2 *CH2 OC2H5 O

A.

B.

C.C 2H5OCH 2CH2-CH 2OH

D.

Cl CH2 CH OC2H5 OH

22. 下列基态原子的核外电子排布中,单电子数最多的是 A.[Ar]3d 9 4s 1 B. [Ar]3d 54s1 C. [Ar]3s 23p3 D. [Ar]3d 54s2 23. 下列书写的离子方程式中,不正确的是 ①高锰酸钾溶液与草酸反应 2MnO 4 -+5C2O 42-+16H +=2Mn 2++10CO 2↑+8H2O ②在酸性条件下,高锰酸钾溶液与 Fe2+离子反应 MnO 4 -+3 Fe 2++4H+=MnO 2↓+3 Fe 3++8H 2O ③在酸性条件下,+4 氧化态的钒与高锰酸钾溶液反应 5V4++ MnO 4 -+8H +=5V 5++ Mn2++4H2O ④Fe 2+离子被空气氧化 4 Fe 2++ O 2+2H 2O=4 Fe 3++4OH A.①③ B.②④ C.①②④ D.①②③④ 24.以 Li2CO3 和 Na2CO3 熔融物为电解质,一极通入 CO,另一极通入 CO2 和 O2,组 成燃料电池。则下列说法中,正确的是 A.正极反应为 O2+2CO 2+4e→2CO3 2- B.负极反应为 CO+4OH - - 2e→CO3 2-+2H 2O C.正极反应为 O2+4e→2O2D.负极反应为 CO+ CO 32- - 2e→2CO2 25. 反应 CH3CH=CH 2+CH 3OD 的产物为

A.

CH3 CH CH2 H D

B.

CH3 CH CH2 D H

C.

CH3 CH CH2 H3CO D

D.

CH3 CH CH2 OD D

三、本题包括 2 小题,共 24 分。 (第 26 题 6 分,第 27 题 18 分) 26. S 2O 在碱性条件下发生的歧化反应如下: S 2O+OH -→S2-+S 2O4 2-+ SO 3 2-+H2O 该反应包含两个独立的歧化反应,它们的离子方程式分别为 ①
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。如果

这两个独立的歧化反应是等物质的量发生的, 则按上述 S2O 的总歧化反应的配平的 离子方程式为 ③ 。 27. 在酸性溶液中 IO 3 -离子被 I-离子还原生成碘, 在碱性溶液中 IO3 -离子不被 I-离子还 原,而无论在酸性或碱性溶液中 IO 4 -都被 I-离子还原。 在酸性溶液中,IO3 -离子与 I-离子反应的方程式为 ① ,IO4 -离子与 I-离子反应的 方程式为 ② ;在碱性溶液中 IO 4 -离子与 I-离子反应的方程式为 ③ 。 现有 1 升含有 IO 3 -和 IO4 -离子的混合溶液,用移液管取出 25.00cm3 放入锥形瓶中, 酸化后加入过量的固体碘化钾,用 0.1014 mol·dm-3 的硫代硫酸钠标准溶液滴定, 消耗 24.65cm3 硫代硫酸钠标准溶液;另取上述混合液 25.00cm3,用碳酸氢钠溶液 缓冲到 pH=8,加入过量的固体碘化钾,用 0.05020 mol·dm-3 的亚砷酸钠标准溶液 滴定,消耗 4.98cm3 亚砷酸钠标准溶液(酸根离子均为正酸根离子) 。第一次滴定的 离子方程式为 ④ ,产物中的含氧阴离子的 Lewis 结构式为 ⑤ ,第二次滴定 的离子方程式为 ⑥ ,产物中的含氧阴离子的几何构型为 ⑦ 。在 1 升原溶液 中,IO3 -离子的 mol 数为 ⑧ ,IO4 -离子的 mol 数为 ⑨ 。 四、本题包括 2 小题,共 19 分。 (第 28 题 15 分,第 29 题 4 分) 28. 硼烷化学是二十世纪的产物,由于它有可能作为高能燃料而促使其化学迅速发 展,五十年代后,硼烷的立体化学、结构和键合理论有很大发展,已成为现代无机 化学的重要内容之一。 最简单的硼烷是 B2H 6 (乙硼烷) ,它属于 ① 电子化合物(填缺、富、正常) , 它燃烧能放出大量的热,其燃烧反应方程式为 ② ,它之所以没有实际应用作火 箭燃料,是因为? ③ ,? ④ 。 在 180℃时乙硼烷与 NaBH 4 反应,得到一种钠盐和一种气体。其钠盐中含有由 B 和 H 两种元素组成,式量为 141.82,电荷为-2 的离子,在这种离子中,B 和 H 的质量 分数分别为:B:91.47%,H:8.53%。B2H6 与 NaBH 4 反应的化学方程式为 ⑤ , 该反应转移的电子数为 ⑥ ,在产物中硼元素的平均氧化数为 ⑦ ,该反应的 氧化剂是 ⑧ ,还原剂是 ⑨ 。乙硼烷还能与氨气反应,生成共价型离子化合 物,且阴、阳离子都有四面体结构,其阳离子的化学式为 ⑩ ,阴离子的化学式 为 ,化学反应方程式为 。 29. 有一立方晶系 AB 型离子化合物, 的离子半径为 61pm, 的离子半径为 220pm, A B 则 B 离子的堆积方式为 ① , 离子占有 B 离子围成的 ② 空隙中, A 该类空隙 占有率为 ③ %,该晶体属于 ④ 型。 五、本题包括 3 小题,共 22 分。 (第 30 题 4 分,第 31 题 6 分,第 32 题 12 分) 30. 某分子式为 C5H10 的化合物中,存在着分子内张力,从核磁共振谱中可知,分子 内有三类不同化学环境的碳原子和四类不同化学环境的氢原子,它可以发生加成反 应,此化合物的结构式为 ① (注意立体构型) ,它的命名为(用系统法命 名) ② 。 31. α -氨基丙酸是蛋白质中的一个成分,它可由另一个α -氨丙酸[L-(-)-丝氨酸]通过
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一系列的反应制得。将下列反应所得的中间产物填写在答题卡中相应的位置处。

O HCl HO CH2 CH C OH CH3OH NH2



PCl5



O Na-Hg ? H3 O + CH3 CH C OH ? OH- ③ H2O NH2

L-(-)-丝氨酸 32. 分子式为 C10H10 的某烃(A)与氯化亚铜的氨溶液不起反应,在 HgSO 4 存在条件下 (A)与稀硫酸(H2SO 4+ H 2O)反应,生成化合物(B)和(C),它们的分子式均为 C10H12O。 化合物(B)能和羟氨(NH 2OH)发生反应,并能起卤仿(NaOH+X 2)反应,化合物(C)也 能与羟氨反应,但不起卤仿反应。化合物(A)与高锰酸钾酸性溶液共热,得到间苯 二甲酸。则: (A)的结构式为 ① ,(B)的结构式为 ② ,(C)的结构式为 ③ 。 化合物(B)+羟氨反应的产物为 ④ , 化合物(B)与卤仿应的产物为 ⑤ , 化合物(C)+羟氨反应的产物为 ⑥ 。 六、本题包括 2 小题,共 13 分。 (第 33 题 3 分,第 34 题 10 分) 33. 锂与 H2 反应生成氢化锂时,在生成物中常含有未反应的锂。常用气体容量法测定氢化 锂中未反应的金属锂的含量。 22℃和 97.46kPa 时, 在 0.205g 样品与水反应, 收集到 561cm3 未经干燥的氢气,试计算该样品中未反应的金属锂的质量百分比。 (已知 22℃时水的饱 和蒸气压为 2.67kPa) 34. 黑色沉淀 B 紫红色溶液 C 无色气体 D
在 H 条件下加入 H2C2O4
+

绿色钾盐晶体 A

加水溶解

在 H 条件下加入 H2C2O4

+

通入澄清石灰水中

白色沉淀 E

近无色溶液 F
+

加磷酸,再加入上述 C

深红色溶液 G

在 H 条件下,加入 H2C2O4 的物质的量为 C→F 的 1/5

试回答下列问题: ?下列物种的化学式为 A ① ?完成下列变化的离子方程式 A(aq) CO2 ④ ,

,B



,C





B+ H2C2O4 →
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?A 转化为 C 的产率为 ⑥ ?为在工业上实现 A 全部转化成 C,实用的方法是



,化学表达式为





七、本题包括 3 小题,共 22 分。 (第 35 题 8 分,第 36 题 6 分,第 37 题 8 分) 35. 在某 KReO4 酸性溶液中含 Re26.65mg,将其通过一个装有 Zn 粒的反应柱后,ReO4-离 子被锌还原,用 0.02000mol·dm-3KMnO4 标准溶液滴定还原后收集到的溶液(包括洗涤 液) ,当滴到 11.45cm3 时,还原态的 Re 又全部被氧化成 ReO4-。 ?用计算说明被还原后的 Re 氧化数。 ?用 Re 元素的核外电子构型说明此结果是合理的。 ?试画出 ReO4-的结构式(几何构型) 。 36. 绿色植物的光合作用的总反应式为 光和叶绿素 6CO2(g)+6H2O(l) C6H12O6(s)+ 6O2(g) -7 每放出 1 分子 O2 需吸收波长为 6.88×10 m 的 8 个光量子,1mol O2 只能植物贮存 469kJ·mol-1 的能量。 在人体中, 糖是体内能量主要的来源, 人体所需的热量有 70%是由糖类转化提供的, 1mol -1 葡萄糖完全氧化时在理论上可释放 2872 kJ·mol 热量。在人体内葡萄糖完全氧化分解 时的能量变化方程式为 C6H12O6+ 6O2+38H3PO4+38ADP→6CO2+44H2O+38ATP ATP+H2O→ADP+H3PO4 ΔH =-36.0 kJ·mol-1

请回答下列问题: ?计算光合作用中绿色植物的能量转换效率。 ?计算人体内葡萄糖完全氧化分解时能量的利用率。 ?若将光合作用反应的逆反应设计成一个原电池,即葡萄糖的燃料电池,则其正极的电 极反应式为 ▲ ,其负极的电极反应式为 ▲ 。 (光子的能量公式为 ,式中 h 为普朗克常数 6.626×10-34J·s,c 为光速,3.000

×108m·s-1,λ 为光的波长。 ) 37. 最简单的二元硼氮化合物可以通过下列反应合成: B2O3(l) + 2NH3(g) 2BN(s) + 3H2O(g)

反应产生的氮化硼的结构与石墨结构相类似,但上、下层平行, B、N 原子相互交替(见图) 。层内 B-N 核间距为 145pm,面间 距为 333pm。请回答下列问题: ?试画出层状六方氮化硼的晶胞。 ?写出晶胞中各原子的原子坐标。 ?试计算层状六方氮化硼晶体的密度。 ?在高压(60kbar)、高温(2000℃)下,层状六方氮化硼晶体可转化为立方氮化硼,它与金 刚石有类似结构。若立方氮化硼晶胞的边长为 361.5pm, 试计算立方氮化硼晶体中 B-N 键的键长。
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