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2011年美国国家化学奥林匹克竞赛初赛试题及简析


2011 年美国国家化学奥林匹克竞赛初赛试题
翻译:河南省太康县第一高级中学 乔纯杰 【说明】 :学生可以使用非编程计算器。考试时间:90 分钟。 缩写和符号 安培 标准大气压 原子单位 摩尔原子质量 阿伏加德罗常数 摄氏度 厘前缀 库仑 电压 活化能 焓 熵 平衡常数 A atm u A NA ° C c C E Ea H S K 法拉第常数 分子量 自由能 频率 气

体常数 克 热容 小时 焦耳 开尔文 千前缀 升 毫前缀 F M G v R g Cp h J K k L m 公式 克分子量 物质的量 摩尔质量 摩尔 普朗克常数 压强 速率常数 稳定常数 秒 开氏温度 时间 伏特 m M M mol h P k Rf s T t V R = 8.314 J· mol-1· K-1 R = 0.0821 L· atm· mol-1· K-1 1 F = 96,500 C· mol-1 1 F = 96,500 J· V-1· mol-1 NA = 6.022?1023 mol h = 6.626?10-34J· s 8 c = 2.998?10 m· s-1 0° C = 273.15 K 1 atm = 760 mmHg 常数

E?E ?

RT ln Q nF

? ??H ?? 1 ? ln K ? ? ?? ? ? constant ? R ?? T ?

?k ? E ? 1 1 ? ln ? 2 ? ? a ? ? ? ? k1 ? R ? T1 T2 ?

1.现让一位学生从某溶液中取出 24.70mL 该溶液,且误差不超过 0.05mL。下列哪种仪器可 完成此项操作? (A) 50mL 烧杯 (B) 50mL 滴定管 (C) 50mL 锥形瓶 (D) 50mL 量筒

2.除哪种物质外,氧气可以通过分解下列物质制备? (A) CaO (B) H2O2 (C) HgO (D) O3

3.下面哪种气体可通过金属银和稀硝酸在隔绝空气的条件下制备? (A) H2 (B) O2 (C) NH3 (D) NO

4.在 Cl2,CH4 和 NO2 中,有几种气体既可以通过颜色又可以通过具有特殊的气味来鉴别? (A) 0 (B) 1 (C) 2 (D) 3 。

5.如果浓硫酸洒在皮肤上,应该立即采取的行动是__ (A) 用大量的流水冲洗 (C) 用浓 NaOH 溶液中和 (B) 用 CaCO3 固体中和 (D) 用干布拭去洒上的浓硫酸并去看医生

6.下表是 KClO3 在几种温度下的溶解度。一位学生把 10.0gKClO3 和 45.0g 水混合并在 60℃ 长时间搅拌至溶液澄清,然后缓慢冷却至 20℃ 时溶液仍然保持澄清。下面关于 20℃ 澄清混合 物的叙述哪一个是正确的?
1

溶 解 度 ,g / 1 0 0 g H O 2

50 40 30 20 10 10 20 30 40 50 60 70 80 90 温 度 ,℃

(A) 是饱和溶液

(B)是不饱和溶液,可以通过降温制得饱和溶液 (D) 是过饱和溶液

(C) 是不饱和溶液,可以通过升温制得饱和溶液

7. 将 65.25gCuSO4· 5H2O (M=249.7) 样品溶于足量水中制得 0.800L 溶液。 要制得 1.00L0.100M 的溶液必须用多大体积的这种溶液加水稀释? (A) 3.27mL (B) 81.6mL (C) 209mL (D) 306mL

8.燃烧 2.2g C3H8 生成 CO2 和 H2O 需要几摩尔 O2? (A) 0.050 (B) 0.15 (C) 0.25 (D) 0.50

9.在杂货店买的一种独特的聚乙烯包重 12.4 g,必须由多少个乙烯(C2H4)分子聚合才能做成 这样一个包? (A) 1.36× 1024 (B) 6.02× 1023 (C) 5.33× 1023 (D) 2.67× 1023

10.用已知浓度的 NaOH 溶液滴定某一元酸,在达到等当点时,下列哪组量是相等的? (A)OH-和 H+的浓度 (B)原一元酸中 H+的物质的量与加入的 OH-的物质的量 (C)原一元酸溶液的体积与加入的 NaOH 溶液的体积 (D)原一元酸的物质的量与加入的 OH-的物质的量 11.当难挥发溶质溶于易挥发的溶剂中时,下面哪种性质高于原溶剂? (A) 沸点 (B) 熔点 (C) 挥发速率 (D) 蒸汽压

12.100 mL 0.200M HNO3 溶液和 200mL0.100M 的 Mg(NO3)2 溶液混合后,溶液中 NO3-的浓 度是多少? (A) 0.113M (B) 0.150M (C) 0.167M (D) 0.200M

13.从气体到固体的相变叫做什么? (A) 凝华 (B) 蒸发 (C) 聚合 (D) 升华

14. 某气体样品在 345K 和 1.40atm 时的体积为 9.23L,则在 525K 和 3.20atm 时的体积为多大? (A) 2.65L (B) 6.14L (C) 13.9L (D) 32.1L

15.下列哪种物质的色散力最强?
2

(A) H2O

(B)H2S

(C) H2Se

(D) H2Te

16.当物质 Si、KCl、CH3OH 和 C2H6 按熔点由低到高的顺序排列时,下列正确的是哪个? (A) Si、KCl、CH3OH 和 C2H6 (C) KCl、Si、C2H6 和 CH3OH (B) CH3OH、C2H6、Si 和 KCl (D) C2H6、CH3OH、KCl 和 Si

17.根据下面的信息判断,在-7.4℃ 和 400mmHg 时 Br2 的物理状态是什么? [三相点:-7.3℃ 和 44mmHg;液态密度:3.1g· cm-3; 固态密度:3.4g· cm-3] (A) 仅以固态形式存在 (C) 仅以液态和固态形式存在 (B) 仅以液态形式存在 (D) 以气态、液态和固态形式存在

18.在 27℃ 和 1atm 时,等质量的 He、H2、CO2 和 CH4 的混合气体中各种气体分子的速率比 较正确的是哪个? (A) He=H2=CO2=CH4 (C) H2﹤He﹤CH4﹤CO2 (B) He﹤H2﹤CO2﹤CH4 (D) CO2﹤CH4﹤He﹤H2

19.在一个化学反应中,如果断裂化学键所吸收的能量大于形成化学键所释放的能量,下面 关于此反应的叙述一定正确的是: (A) 反应吸热 (B) 反应放热 (C) 反应自发 (D) 反应非自发

20. 把-10℃ 下的 5g 冰转变成 15℃ 的液态水需要吸收的热量是多少? (假设比热容和温度无关) 熔化焓 6.00KJ· moL-1

-1 moL-1· ℃ 冰的比热容 37.8J· -1 moL-1· ℃ 水的比热容 76.0 J·

(A) 4.2× 102J

(B) 2.1× 103J

(C) 9.3× 103J

(D) 3.8× 104J

21.如果 C2H4 的标准燃烧焓为-1411KJ· moL-1,则它的标准生成焓为多少? 物质 CO2(g) H2O(l) (A) 1411 KJ· moL-1 标准生成焓 ΔHfΘ(KJ· moL-1) -394 -286

(B)51 KJ· moL-1 (C)-337 KJ· moL-1 (D)-445 KJ· moL-1

22.在水的三相点,下面关于它的固态、液态和气态熵值的比较哪个是正确的? (A) Sоsolid﹤Sоliquid﹤Sоgas (C) Sоgas﹤ Sоsolid﹤Sоliquid (B) Sоsolid = Sоliquid﹤Sоgas (D) Sоsolid = Sоliquid = Sоgas

23.“一种完美的晶态物质在绝对零度时其熵值为零”是关于下面____的叙述。 (A) 盖斯定律 (B) 热力学第一定律 (C) 热力学第二定律 (D) 热力学第三定律
3

24.下面哪种情况会导致某一化学反应在高温下自发,而在低温下不自发? (A) △ H>0, (C)△ H<0, △ S>0 △ S <0 (B) △ H>0, (D) △ H<0, △ S<0 △ S>0

25.在某化学反应中,伴随浓度变化的虚线斜率表示什么?
物质的量浓度

时间

(A) 瞬时反应速率

(B) 速率常数

(C) 反应物的反应级数

(D) 活化能

26.在一级反应中,改变哪些因素会同时影响反应速率和速率常数? Ⅰ 温度 (A) 只有Ⅰ Ⅱ 浓度 (B) 只有Ⅱ (C) Ⅰ 和Ⅱ (D) Ⅰ 和Ⅱ 都不影响

27.假设有一反应:A+2B→C。当 A 的浓度为原来的二倍而 B 的浓度保持不变时,反应速率 也不变;当 B 的浓度为原来的二倍而 A 的浓度保持不变时,反应速率为原来的二倍。在此反 应中 A 和 B 的反应级数分别是多少? (A) A=0,B=1 (B) A=0,B=2 (C) A=1,B=2 (D) A=1,B=0

28.下面关于某一反应物在平衡公式中出现而在速率公式中不出现的叙述哪个正确? (A) 它是一种抑制剂 (C) 它的浓度太小,不重要 (B) 它不参与反应 (D) 它在决定速率步骤之后参与反应

29.加入两滴浓硫酸可以加快酯化反应的速率,加入一片金属铂可以加快 H2 与 O2 的反应。 下面哪个叙述是正确? (A) 铂是均相催化剂,H2SO4 是非均相催化剂 化剂(C) 铂和 H2SO4 都是非均相催化剂 30.下面哪种变化可以减慢 I2(s)与 H2(g)的反应速率? (A) 增大 H2 的分压 (C) 加热反应混合物 31.平衡体系 CO(g)+2H2(g)
(A ) Kc=

(B) 铂是非均相催化剂,H2SO4 是均相催 (D) 铂和 H2SO4 都是均相催化剂

(B) 用一块固态碘代替几块较小的固态碘 (D) 加入该反应的催化剂 CH3OH(l)的 Kc 的表达式为:
[C H 3 O H ] 2 [C O ][H 2 ] 1 2 [C O ][H 2 ] (B ) K c= [C H 3 O H ] [C O ][H 2 ] 1 [C O ][H 2 ]
2 2

(C )

K c=

(D )

Kc=

4

32.关于平衡体系 2SO2(g)+O2(g) 的产率? Ⅰ 升高温度

2SO3(g),它的△ H﹤0。下面哪些变化可以提高 SO3(g)

Ⅱ 增大容器的体积 (C) Ⅰ 和Ⅱ (D) Ⅰ 和Ⅱ 都不提高

(A) 只有Ⅰ (B) 只有Ⅱ

33.0.1M 的 HF、HCl、KF 和 KCl 溶液,按 pH 从小到大的顺序排列正确的是: (A) HF,HCl,KF,KCl (C) HCl,HF,KCl,KF 34.下面哪种混合物可形成缓冲溶液? (A) 10.0mL0.10MNaOH 溶液,10.0mL0.10MHF 溶液 (B) 20.0mL0.10MNaOH 溶液,15.0mL0.10MHF 溶液 (C) 15.0mL0.10MNaOH 溶液,20.0mL0.10MHF 溶液 (D) 10.0mL0.10MNaOH 溶液,5.0mL0.20MHF 溶液 35 . AgBrO3 的溶解度取决于溶液中的其他物质。相对而言, AgBrO3 在水中的溶解度在 0.1M______中高于在 0.1M ______中。 (A) NH3,KBrO3 (B) KBrO3, NH3 (C) HNO3, NH3 (D) NH3,HNO3 (B) HCl,HF,KF,KCl (D) HF,HCl,KCl,KF

36.某 0.015M 的弱酸溶液的 pH 为 3.52。这种酸的 Ka 值是多少? (A) 2.0× 10-2 (B) 6.2× 10-6 (C) 9.1× 10-3 (D) 1.4× 10-9

37.下面化学反应除了______都是氧化还原反应 (A) 锡在氯气中燃烧 (B) 氯酸钾分解 (C) 中和氢氧化钠 (D) 镁和盐酸反应

38.下面哪个是金-铑伏打电池标准电极电势的正确表达式? 半反应 Rh3+(aq)+3e-→ Rh(s) Au+(aq)+e-→ Au(s) (A)1.69+0.76 (B)1.69-0.76 (C)3(1.69)+0.76 EΘ,V 0.76 1.69 (D)3(1.69)-0.76

39.把 KMnO4 加入酸化的 H2C2O4 溶液中生成 CO2 和 Mn2+,则此反应的还原剂是: (A) KMnO4 (B) H2C2O4 (C) H3O+ (D) CO2

40.下面哪项表示 1moL 电子所带的电荷? (A) 1 安培 (B) 1 库伦 (C) 1 法拉第 (D) 1 伏特

41 . 一 个 伏 打 电 池 是 由 两 个 半 电 池 通 过 盐 桥 和 外 电 路 连 接 , 电 池 反 应 如 下 : 2Cr(s)+3Sn2+(aq)→3Sn(s)+2Cr3+ Eо=0.603V。下面哪种变化会引起电压升高? (B) 在半电池中增加固体铬的量
5

(A) 在半电池中增加固体锡的量

(C) 稀释阳极室溶液

(D) 稀释阴极室溶液

42.4.00A 的电流通过含有 Cu2+(aq)的溶液,获得 2g 金属铜需要多长时间? (A) 2.4× 104 s (B) 1.5× 103 s (C) 7.6× 102 s (D) 3.8× 102 s

43.下面哪种元素的基态原子恰好有 4 个价电子? (A) Ca (B) Cr (C) Si (D) S

44.下面哪种元素的气态原子在基态时占有 5d 轨道? (A) Ag (Z=47) (B) Ba (Z=56) (C) Eu (Z=63) (D) Ir (Z=77)

45.下面哪种气态原子在基态时有一个电子的量子数为:n=3, l=2, ml=0 和 ms=1/2? (A) Na (B) Mg (C) P (D) Ti

46.下面关于碱土金属从 Be 到 Ba 的性质依次增加的是: Ⅰ 原子半径 Ⅱ 电离能 (B) Ⅲ 核电荷 只有Ⅰ 和Ⅲ (C) 只有Ⅱ 和Ⅲ (D) Ⅰ ,Ⅱ 和Ⅲ

(A) 只有Ⅰ 和Ⅱ

47.下面离子按由大到小顺序排列的是: (A) S2-, Br-, K+, Ca2+ (B)Br-, S2-, K+, Ca2+ (C)K+, Ca2+, S2-, Br- (D)Ca2+, K+, S2-, Br48.铹元素的首次合成是通过下面反应: 此化学方程式平衡? (A)
4 ? 2
252 98 C f

+

11 5B

258 103 L r

+

。下面哪些产物能使

n +1 0

e (B) 5 - 1

0

(C)

5

0 e 1

(D) 5

1 n 0

49.在化合物 Ca(ReO4)2 中 Re 的氧化数为多少? (A) +1 (B) +3 (C) +6 (D) +7

50.下列物种中具有最大健角的是哪个? (A) NO2+ (B) NO2 (C) NO2(D) NO3-

51.下面哪种离子的构型为平面型? (A) CO32(B) SO32(C) ClO3(D) BF4△ H○=1648

52 .已知反应: CH4(g) → C(g)+4H △ H○=1656KJ· moL-1; HC ≡ CH → 2C(g)+2H2(g) KJ· moL-1。估计碳碳三键的键能是多少 KJ· moL-1? (A) 414 (B) 820 (C) 1234 (D) 1664

53.下面那些键可以通过碳原子的 SP2 杂化形成? (A) 4 个 π 键 (B) 2 个 π 键和 2 个 σ 键 (C) 1 个 π 键和 3 个 σ 键 (D) 4 个 σ 键

54.对于NO3-可以写出几种共振式? (A) 1 (B) 2 (C) 3 (D) 4
6

55.已知:CH3COCH3、CH3COC2H5 和 CH3COC3H7 的沸点分别为 56℃ 、80℃ 和 102℃ 。请问 沸点的升高主要缘于下面哪些增强? Ⅰ 偶极与偶极相互作用 (A) 只有Ⅰ Ⅱ 色散力 (C) Ⅲ 氢键 只有Ⅲ (D) Ⅱ 和Ⅲ

(B)只有Ⅱ

56.分子式为 C3H8O 的化合物有几种同分异构体? (A) 1 (B) 2 (C) 3 (D) 4

57.丙炔(C3H4)有几个 σ 键? (A) 2 (B) 4 (C) 6 (D) 8

58.下面哪些化合物可以和氯气发生加成反应? Ⅰ C2H2 (乙炔) (A) 只有Ⅰ Ⅱ C2H4 (乙烯) (B) 只有Ⅰ 和Ⅱ Ⅲ C6H6 (苯) (C) 只有Ⅱ 和Ⅲ (D)Ⅰ ,Ⅱ 和Ⅲ

59.黄油具有腐臭味是因为酪酸的存在。请问酪酸的分子式是什么? (A) C4H8O2 (B) C4H10O (C) C5H10O2 (D) C5H12O

60.在 DNA 双螺旋结构中,腺嘌呤和______配对? (A) 腺嘌呤 (B) 胞嘧啶 (C) 鸟嘌呤 (D) 胸腺嘧啶

7

2011 年美国国家化学奥林匹克竞赛初赛试题答案
1 6 11 16 21 26 31 36 41 46 51 56 B D A D B A D B C B A C 2 7 12 17 22 27 32 37 42 47 52 57 A D D A A A D C B B B C 3 8 13 18 23 28 33 38 43 48 53 58 D C A D D D C B C D C B 4 9 14 19 24 29 34 39 44 49 54 59 C D B A A B C B D D C A 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 A D D B A B A C D A B D

8


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