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2012年全国高中学生化学竞赛重庆赛区预赛备用卷及答案


2012 年全国高中学生化学竞赛(重庆赛区预赛)试题
2012 年 5 月 20 日 相对原子质量:H 1 C 12 N 14 O 16 Al 27 56 Cu 64 Zn 65

第一题(20 分)选择题(每小题只有一个选项符合题意) 1.2010 年 8 月,发改委确定在我国 5 省 8 市开展低碳产业建设试点工作。下列变化中不产生温室气体的是 ... ( ) 。 B.用天然气作清洁燃料 D.用空气、天然气等原料合成氨 ) 。

A.用石墨作电极电解冶炼铝 C.用氨制尿素

2.右表代表周期表中的几种短周期元素,下列说法中错误的是( .. A.C、D气态氢化物稳定性强弱和沸点高低均为C>D B.A、B、C第一电离能的大小顺序为C>B>A C.AD3和ED4两分子的中心原子均为sp3杂化 D.E与D形成的化合物的晶体类型为分子晶体
E

A

B

C D

3. 硼的氯化物可形成单体 BCl3、 二聚体(BCl3)2 和多聚体(BCl3)n 三种形态。 下列有关说法中正确的是 ( A.三种形态中硼原子均为 sp 杂化 B.二聚体(BCl3)2 中两硼原子均为 sp3 杂化 C.二聚体(BCl3)2 中各原子均处于同一平面上 D.多聚体(BCl3)n 由多个单体 BCl3 分子通过分子间作用力结合在一起 4.某气态物质 A 在高温下建立下列平衡 A(g)
2

) 。

B(g)+C(g)。若把 1 mol A 在 T = 300 K、p = 1 atm 下,放

入容积为 V L 的密闭容器中,加热到 600 K 反应,2 min 后反应达平衡,A 有 25%离解。下列说法正确的 是( ) 。
- -1

A.用 A 表示该反应在 2 min 内的平均反应速率为 0.125/V mol·L 1·min B.达平衡时,若再升高温度,A 的离解率一定增大 C.达平衡时体系压强变 2 atm D.达平衡时,维持温度和容积不变,再充入一定量 A,A 的离解率增大 5.将足量 Cl2 通入下列各溶液中,所含离子还能大量共存的是( A.K 、SO3 、OH 、NO3 C.NH4 、S2 、I 、CO32
+ - - - +

) 。
3+
- -

2-





B.H 、Mg 、Al 、SO42
+ +



2+

D.Na 、Fe2 、Cl 、CH3COO
- -11



6.已知 25℃时,Ka(HF)=6.3×10 4,Ksp(MgF2)=5.2×10 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 ) 。

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

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=



6 .3 5 .2

? 10

7

D.该反应体系中有 MgF2 沉淀生成 7. NM-3 是正处于临床试验阶段的小分子抗癌药物, 结构简式如下。 下列关于 NM-3 的叙述中错误的是 .. ( A.1 mol NM-3 最多能与 3 mol NaOH 溶液反应
1

) 。

O

B.NM-3 能与溴水反应,且都属于取代反应 C.NM-3 能发生氧化、加成、取代和酯化反应 D.NM-3 遇 FeCl3 溶液显色,是因分子中苯环上羟基所致 8.关于反应:①2C2H2(g)+5O2(g)=4CO2(g)+2H2O(l) △ H= –2600 kJ/mol ②2CO(g)+O2(g)=2CO2(g) △ H= –566 kJ/mol ③CH4(g)+H2O(g)=CO(g)+3H2(g) △ H= + 216 kJ/mol ④N2O4(l)+2N2H4(l)=3N2(g)+4H2O(g) △ H=–1038.7 kJ/mol 下列叙述正确的是( ) 。
HO O

O

OH

O N M -3

A.若④反应中有 4 mol N—H 键断裂,则形成的 ? 键有 3 mol B.在②反应中,ΔH<0,ΔS<0,在任意温度下均能自发进行 C.在③反应中,反应物的总键能小于生成物总键能 D.若生成相同质量的 CO2,则然烧时放出的热量 C2H2 小于 CO 9.下列说法错误的是( .. ) 。

A.附着在试管内壁上的 AgCl 固体可用氨水溶解而洗去 B.可用氨水鉴别 AlCl3、ZnSO4 和 CuSO4 三种溶液 C.检验某未知溶液中是否含有 SO42 ,可先加入 BaCl2 溶液,再滴加盐酸 D.除干燥 CO2 中混有的少量 SO2 可将混合气体依次通过盛有酸性 KMnO4 溶液,浓硫酸 的洗气瓶 10. 世博会中国馆、主题馆等建筑使用光伏并网发电,总功率达 4 兆瓦,是历届世博会之最。通过并网,上 海市使用半导体照明 (LED) 已知发出白光的 LED 是由 GaN 芯片钇铝石榴石 。 (YAG, 化学式: 3Al5O12) Y 芯片封装在一起做成的。下列有关叙述正确的是( A.光伏电池实现了太阳能和电能的相互转化 B.图中 N 型半导体为正极,P 型半导体为负极 C.电流从 a 流向 b D.LED 中的 Ga 和 Y 都显+3 价 第二题(10 分) 铝和铝的化合物在生活中有广泛的应用。 2-1 写出 Al 的核外电子排布式 。 ) 。


2-2 三氯化铝是有机合成的重要催化剂,也是制备其他铝化合物的原料之一,气态三氯化铝以 二聚体 Al2Cl6 形式存在,其结构式为 2-3 明矾可以作食品膨化剂和净水剂,净水原理是 (用简要的文字和离子方程式表示) 。 2-4 LiAlH4 是一种非常重要的有机还原剂,它能将醛、酮、羧酸和酸酸衍生物还原成醇。LiAlH4 不管是制备还 是在有机还原反应中,都必须在非水体系,原因是 (请用化学方程式表示) 。
2



2-5 冰晶石 (Na3AlF6) 用作电解法炼铝的助熔剂。 冰晶石晶胞是以大阴离子 (AlF63 ) 构成的面心立方晶格, Na




可看作是填充在晶格的空隙中。AlF63 配离子的空间构型是



,冰晶石晶体中 Na 在晶胞中所占的



位置是 。 第三题(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 光电池 电解水 H2 合 成 塔

甲醇

烟道气

吸收池

加 热

CO2

乙醇胺

乙醇胺

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、 2 的燃烧热分别为: H=– 725.5 kJ/mol、 H=– 285.8 kJ/mol, H △ △ 写出工业上以 CO2、 2 合成 CH3OH H 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。请写出负极反应 应 3-4 500℃时,密闭容器中充入 1 mol·L
催化剂
-1

;正极反 。 CO2 和 3 mol·L
-1

H2 发生反应:

CO2(g)+3H2(g) 测得有关数据如下:

高温高压

CH3OH(g)+H2O(g)

反应时间/min C( CO2)/mol · L 500℃时该反应的平衡常数 K= 大,则正反应为 第四题(6 分)
-1

3 0.50

5 0.37

7 0.30

10 0.25

13 0.25 ,温度升高,K 值增

(保留一位小数) ,平衡时 CO2 的转化率为

热反应(填“吸”或“放”) 。

硼酸晶体呈片状,有滑腻感,可做润滑剂。硼酸对人体的受伤组织有缓和和防腐作用,故可以用于医药和食品 防腐等方面。试回答下列问题: 4-1 硼酸的分子式为 H3BO3,已知 H 与 O 成键,则其分子结构式为
3

4-2 研究表明:在大多数情况下,元素的原子在形成分子或离子时,其最外层有达到 8 电子稳定结构的趋向。 已知 0.01mol 硼酸可以被 20 mL 0.5 mol·L 是(用离子方程式表示)
-1

NaOH 溶液恰好完全中和, 据此推测硼酸在水溶液中呈酸性的原因 。

4-3 硼 酸 和 甲 醇 在 浓 硫 酸 存 在 的 条 件 下 , 可 生 成 挥 发 性 硼 酸 酯 , 试 写 出 硼 酸 完 全 酯 化 的 方 程 式 第五题(11 分) 锌铝合金的主要成分有 Zn、Al、Cu 和 Si 等元素。称取该合金样品 1.1255 g,用 HCl 和 H2O2 溶解,煮沸除去过 量 H2O2 后过滤,滤液定容于 250 mL 容量瓶中。按下列步骤测定各组分含量:用移液管移取 50.00 mL 滤液于 250 mL 碘量瓶中,控制溶液的 pH=3~4,加入过量 KI 溶液,用 6.45 mL 0.01122 mol·L?1 Na2S2O3 溶液滴定至 终点。 5-1 写出碘量瓶中发生的化学反应方程式; 。

5-2 溶液的 pH 太低或过高对分析结果有何影响?

5-3 该滴定反应可用

指示剂指示终点;

5-4 计算合金中 Cu 的质量分数(要求计算过程) 。

第六题(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 G、H 互为同分异构体,G 中只含 1 个甲基;常温常压下,F 为 无色、有刺激性气味的气体,能发生银镜反应,E 不能发生银镜反应。
R2 O R3 H IO 4 R1 CHO

已知: R 1

CH OH

C OH

+

R2

C

R3

B r 2 /C C l 4 A
反应Ⅰ

G C 5H 8O 2 ) ( B N a O H /H 2 O
氧化

C

D C 5 H 10 O 3 ) (
浓 H 2S O 4

反应Ⅱ

H C 5H 8O 2 ) (

E H IO 4 F

I( C 10 H 16 O 4 六 元 环 状 化 合 物 )

6-1 6-2 6-3

G 的结构简式为________________________; 反应 I 的反应类型为___________反应,反应 II 的反应类型为_____________反应; 写出下列转化的化学方程式:

B→C___________________________________________________________________,

4

D→I___________________________________________________________________; 6-4 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: 六元环, ① ②环上的一硝基取代物只有一种,

③1 mol 该物质与足量的 NaHCO3 放出 2 mol 气体,写该同分异构体的结

构简式_________________________________________。 (不考虑立体异构) 第七题(12 分) 7—1 化合物 A 的分子式为 C6H10O,A 可使高锰酸钾溶液褪色。A 经催化加氢得 B,B 与溴化钠和浓硫酸的混 合物加热生成 C。B 经氧化得 D,D 的分子式也为 C6H10O。B 在加热下与浓硫酸作用的产物经还原得环己烷。 写出 A、B、D 结构简式。 (不考虑立体异构) 。

A

,B

,D



7—2 等物质的量的 1,2–二溴乙烷和环戊二烯在过量碱的水溶液中与催化剂氯化三乙基苯基铵存在下反应,生 成含 C 91.3%的烃 Y,沸点 115℃(1.01× 5Pa)。当用一氘代的 l,2–二溴乙烷与环戊二烯反应时,只生成唯一产 10 物(已知 具有一定的稳定性)。1 mol Y 可与 3 mol Br2 在 CCl4 中反应,确定 Y 的结构与反应所得产物的

可能结构(不要求立体化学)。(已知,环丙烷易与 Br2 反应生成 1,3 一二溴丙烷。)

Y:__________________ 第八题(7 分)

产物的可能结构:



下图是工业制取 Cr2O3 流程图。 已知: 溶液 A 中含 Na2CrO4 和 NaFeO2; 是实验室常用的氧化剂; D “氧化碱熔” 是指在通入空气条件下跟 Na2CO3 共熔。
沉淀 B 铬铁矿
氧化碱熔后用水浸取 中和至中性

F e(C rO 2 ) 2

溶液 A 中和液
浓缩 酸化

C KCl

强热

G

F


E

浓硫酸

D

8-1 8-2 E→F

写出框图中有关物质的化学式:B 写出有关的反应式:铬铁矿→A

、D

、F

; ,



第九题(4 分) A 为一种烈性炸药,它含有 C、H、O、N 四种元素,相对分子质量为 222.0,其中 C、H、O 的质量分数分别为 16.2%、2.7%、43.2%。已知其分子结构中含有 1 个六元环,不含碳氧双键,所得的 C、H、O 原子分别都为等 同化学环境的原子,N 原子有两种化学环境,两种化学环境中的 N 原子数相等。
5

9-1 A 的分子式为 A 的结构简式为



9-2



第十题(10 分) 硫代硫酸钠(Na2S2O3)可由亚硫酸钠和硫粉通过化合反应制得,装置如图 1。 有关物质的溶解度曲线如图 2 所示。

图1 10-1 Na2S2O3·5H2O 的制备:

图2

步骤 1:打开 K1 、关闭 K2 ,向圆底烧瓶中加入足量浓硫酸 并加热。写出烧瓶内发生反应的化学方程 式: 。

步骤 2:C 中混合液被气流搅动,反应一段时间后,硫粉的量逐渐减少。当 C 中溶液的 pH 接 近 时,打开 K2、关闭 K1 并停止加热,理由是 、 、过滤、洗涤、烘干,得到产品。 。

步骤 3:过滤 C 中的混合液,将滤液经过 10-2 Na2S2O3 性质的检验:

已知硫代硫酸钠(Na2S2O3)具有 ①还原性;②在酸性条件下能迅速分解;③BaS2O3 难溶于水。请设计实验证 明 C 中滤液含 Na2S2O3。写出实验的操作、现象和结论。



6

参考答案
第一题 选择题 1.C 2.B 3.B 4.A 5.B 6.D 7.B 8.A 9.C 10.D 第二题(10 分) 2-1 2-2 2-3 2-4 2-5 1s22s22p63s23p1 (1 分)
Cl Al Cl


Cl Al Cl

Cl

(2 分)
Cl


Al3 水解生成 Al(OH)3 胶体,吸附水中悬浮物而聚沉,Al3 +3H2O LiAlH4+2H2O=LiAlO2+4H2↑(2 分)

Al(OH)3+3H (2 分)



正八面体(1 分) 个在体心,12 个在棱心,8 个在四面体空隙(或 4 个在八面体空隙,8 个在四面体空 ;1 隙) 分) (2

第三题(10 分) 3-1 3-2 3-3 3-4 HOCH2CH2NH2 + H2O HOCH2CH2NH3 + OH (2 分) △ H=– 131.9 kJ/mol(2 分) O2+4e +2H2O=4OH
- - + -

CO2(g)+3H2(g)=CH3OH(l)+H2O(l) CH3OH-6e +8OH =CO3 +6H2O 5.3(2 分)
- -

2-

(各 1 分)

75% (1 分) 吸(1 分)

第四题(6 分)
O H O H

4-1 4-2 4-3

H

O

B

(2 分)
- +

B(OH)3+H2O B(OH)3+3CH3OH

B(OH)4 +H (2 分)
浓 H 2S O 4

B(OCH3)3+3H2O(2 分)

第五题(11 分) 5-1 5-2 2Cu2 +4I =2CuI↓+I2
- + -

I2+2S2O32 =2I +S4O62 (各 2 分)







pH 太低,I 易被空气氧化,使结果偏高(1 分) pH 过高,Cu2 易水解,I2 易歧化,使结果偏低(1 分)


5-3.淀粉溶液(1 分)
2 2 2 5-4. n (C u ) ? 2 n (I 2 ) ? n (S 2 O 3 ? ) ? c (S 2 O 3 ? ) ? V (S 2 O 3 ? ) ? [6 .4 5 ? 0 .0 1 1 2 2 ]m m o l ? 0 .0 7 2 4 m m o l

w (C u ) ?

0 .0 7 2 4 ? 1 0 1 .1 2 5 5 ?

?3

? 6 3 .5 5

5 0 .0 0 2 5 0 .0 0

? 0 .0 2 0 4 (共

4 分)

第六题(10 分) 6-1
CH2 C COOH

(2 分)

C H 2C H 3

6-2

加成(1 分) 消去(1 分)

7

CH3

CH3 CH2 Br

6-3

B→C

C H 3C H 2C Br

+ 2 N aO H

H 2O

C H 3C H 2C Br

CH2 Br

+ 2 N aB r (2

分)

OH

O COOH
浓 H 2S O 4

D→I

2C H 3

C

O O

O

+ 2 H 2O

(2 分)

C H 2C H 3
H 3C HOOC CH3 COOH

6-4

(2 分)

第七题(12 分)
OH OH OH O

7-1

A.



B.
Br

D.

(各 2 分)

Br

Br
Br

Br

Br Br

Br

7-2 Y:

(2 分)产物的可能结构:
Br Br
Br Br

(各 2 分)

第八题(7 分) 8-1 8-2 Fe(OH)3 K2Cr2O7 Cr2O3(每个 1 分)
高温

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

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

或 4Fe(CrO2)2+8Na2CO3+7O2 Fe2O3+Na2CO3

高温

高温

2NaFeO2+CO2↑(1 分)

4CrO3 第九题(4 分) 9-1

2Cr2O3+3O2↑(2 分)

C3H6N6O6(2 分)
NO2 N

9-2
O 2N

N

N NO2

(2 分)

第十题(10 分) 10-1 Cu+2H2SO4(浓) CuSO4+SO2↑+2H2O 分) 7 分) Na2S2O3 在酸性条件下不稳定 分) 蒸 (2 (1 (2

发浓缩 冷却结晶(2 分) 10-2 取 C 中滤液适量于试管中,滴加稀盐酸(或稀硫酸) ,若产生淡黄色沉淀和刺激性气味的气体,则含 Na2S2O3。 (注:由于 C 中滤液还含 Na2SO3 和 Na2CO3 杂质,一般不采用检验①③性质,如果要,则需先 排除二者的干扰。(3 分) )

8



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