2005年北京化学竞赛试题及答案（高二）

2005年北京市高中学生化学竞赛试题（高中二年级） 2005年北京市高中学生化学竞赛试题（高中二年级） 2005年4月17日上午8：30-10：30 北 京 题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 总分 满分 24 4 10 12 8 6 6 8 10 6 6 100 得分 评卷人 ·竞赛时间2小时。迟到超过30分钟者不得进场。1小时内不得离场。时间到，把答题纸及试题纸（背面向上）放在桌面上，立即离场。 ·竞赛答案全部写在答题纸上，使用黑色或蓝色圆珠笔、签字笔或钢笔答题，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上方指定位置，写在他处者按废卷处理。 ·允许使用非编程计算器及直尺等文具。 ·答题纸按密封线封装。 H C N O Na Al S Fe Cu Li Si 1.008 12.01 14.01 16.00 22.99 26.98 32.07 55.85 63.55 6.941 28.09 第一题 单选或多选题（共24分）（选对一个答案得2分，多选一个错误答案扣1分） 1．体积、物质的量的浓度均相等的NaCl和NaF两份溶液中阴离子总数关系正确的是 A 。 A) 前者多 B) 后者多 C) 相等 D) 无法判断 2．大量生产次氯酸钠（漂白液）的主要方法是 A 。 A）电解NaCl水溶液制取Cl2气后通入NaOH水溶液 B）电解NaCl水溶液直接得到NaClO水溶液 C）浓盐酸和MnO2反应制取氯气后通入NaOH水溶液 D）浓盐酸和KMnO4反应制取氯气后通入NaOH水溶液 3．导电仪测得液态BrF3具有微弱的导电性， 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 示BrF3液体中有阴、阳离子X和Y。X和Y也存在于BrF2SbF6、KBrF4、(BrF2)2SnF6等化合物中，则下列的电离式正确的是 C 。 A) BrF3 Br3+ + 3F B) BrF3 BrF2+ + F C) 2BrF3 BrF2+ + BrF4 D) 2BrF3 BrF4 + Br3+ + 2F 4．美国Gokel教授研制了氧化还原型电控分子开关——蒽醌套索醚电控开关。它是 使冠醚“胳膊”阴离子化，从而加强对流动阳离子的束缚力，达到“关”的作用。下列说法正确的是 B 。 A）[a]过程是氧化反应 B）通过[b]过程达到“开启”状态 C）A为“关闭”状态 D）A的分子式为C25H30O8 5．a mol铁粉和硫粉b mol混合均匀(a b)，隔绝空气加热充分反应。然后向反应物中加入足量稀硫酸，将产生的气体完全燃烧，消耗氧气物质的量是 A & D 。 A） 1.5 a B） a + 2b C） a + 2.5b D） 0.5a + b 6． 乙醛，丙醛，环己醇（ ）的混合液中，氢元素的质量分数为10%，则此混合物的平均摩尔质量应为 C 。 A） 46.1 B） 52.2 C） 53.3 D） 62.4 7．在一恒定的容器中充入2 mol A和1 mol B发生反应：2 A (g) + B (g) x C (g)，达到平衡后，C的体积分数为ω%，若维持容器的容积和温度不变，按起始物质的量 A：0.6 mol，B：0.3 mol，C：1.4 mol充入容器，达到平衡后，C的体积分数仍为ω%，则x值 应 D 。 A） 只能为1 B） 只能为3 C） 可能是1，也可能是3 D） 可能是2，也可能是3 8． 已知0.1 mol/L Na2CO3溶液的pH = 10，0.1mol/L的NaAlO2溶液的pH = 12，根据上述信息判断下列推论正确的是 A & D 。 A) 通入适量CO2于AlO2溶液中，有CO32-生成 B) 等物质的量浓度的NaHCO3和Na AlO2溶液前者pH大于后者pH C) HCO3只能跟Al3+反应，而不能跟AlO2反应 D) NH4+、AlO2、HCO3不能大量共存于同一溶液中 9．2001年报道硼和镁形成的化合物刷新了金属化合物 超导温度的最高记录。右图示意的是该化合物的晶体结 构单元：镁原子间形成正六棱柱，且棱柱的上下底面还 各有一个镁原子；6个硼原子位于棱柱内。则该化合物的化学式可以表示为是 B 。 A) MgB B) MgB2 C) Mg2B D) Mg3B2 10． 准确称取6g铝土矿样品（含Al2O3、Fe2O3、 SiO2），加入100mL硫酸溶液，充分反应后向滤液 中加入10mol∙L1 NaOH溶液，产生沉淀的质量与 加入溶液体积的关系如图右所示，则所用硫酸溶液 的物质的量的浓度应该为 B 。 A） 3.50 mol∙L1 B） 1.7 mol∙L1 C） 0.85 mol∙L1 D） 无法计算 第二题（共4分）Li2O2和Na2O2都可用于航天飞船制造宇航员赖以生存的氧气。 （A）它们在载人飞船里会自动产生氧气，并去除飞船内不需要的气体，这个过程涉及的化学方程式是： Li2O2 + CO2 = Li2CO3 + 1/2 O2 （1分） Na2O2 + CO2 = Na2CO3 + 1/2 O2 （1分） （B）载人宇航飞船的设计师宁愿用价格较贵的Li2O2而不用Na2O2获得氧气。其最主要的原因是 Li2O2摩尔质量比Na2O2小，同质量时得到氧气更多。（2分） 第三题（共10分） 铜无论是在化学中还是在工业、国防或日常生活中都是一种非常重要的金属。铜的化合物的颜色变化也是丰富多彩的。请从化学组成、结构和化学反应的角度来解释下列与颜色有关的现象： 1．​ 导线中的铜丝是紫红色，铜钥匙是黄色；青铜塑像是深灰色，为什么（从组成上说明）？ 导线中的铜丝是纯铜单质，故呈紫红色；铜钥匙的材料是黄铜，它是Cu—Zn合金，故呈黄色；青铜塑像是青铜，它是的材料Cu—Sn合金，故呈深灰色。（3分） 2．​ 硫酸铜的水溶液是浅蓝色，受热的蓝色硫酸铜晶体却变成白色粉末； 硫酸铜水溶液的浅蓝色是Cu(H2O)62+ 的颜色；蓝色硫酸铜是晶体的颜色是[Cu(H2O)4] ∙H2O(SO4)的颜色，当该晶体受热脱水后变成无水CuSO4，故为白色粉末。 （3分） 3．​ 往硫酸铜水溶液中加入足量氨水后变成蓝紫色（用反应方程式说明发生的变化）； 生成硫酸四氨合铜络合物（配合物），该络合物显蓝紫色。 Cu(H2O) 42+ + 4 NH3 [Cu(NH3) 4]2+（蓝紫色） （共2分） 4．​ 往硫酸铜溶液中加入KI会析出白色沉淀，而溶液由蓝色变成棕色； 2 Cu2+ + 5 KI KI3（棕色）+ 2 CuI（白色）+ 4K+ （1分） 5．​ 薄铜片会慢慢溶解在氯化铁(Ⅲ)溶液中，该溶液由棕色逐渐变成蓝绿色。 2 FeCl3（棕色）+ Cu CuCl2（蓝绿色）+ 2 FeCl2 （1分） 第四题（12分）仔细研究BF3、NF3、IF3中的化学键，就这3种分子分别回答下列问题： 1．​ 画出它们的电子结构式，即用点或线标明各原子的价电子结构； （6分） 2．​ 推测它们的几何结构，说明在这3种分子中，键角的变化情况； BF3，平面三角形，键角120º；NF3，三角锥形，键角约107º； IF3，T形，键角约90º （3分） 3．​ 分别说明它们是极性分子，还是非极性分子，并说明理由。 BF3是非极性分子，正电荷中心重合；NF3分子中N原子上有孤对电子，故为三角锥体，是极性分子，正负电荷中心不重合；IF3为T形分子，极性分子，正负电荷中心不重合。 （3分） 第五题（共8分）RX是第二周期和第三周期两种非金属元素（1 : 1）化合形成的晶体。它的天然矿物称为莫瓦桑石（Moissanite），曾大量合成用作磨料，1997年，发明了它的透明单晶的合成法。用合成的莫瓦桑石透明单晶制作的首饰甚至比钻石更美丽(更显光彩、更透亮)、更轻(对比：金刚石密度3.5 g/cm3, 莫瓦桑石密度3.24g/cm3)、更耐火（热至1500oC不分解）、更显光彩、更透亮，价廉物美，巧夺天工，仅硬度较差，但仍是已知固体中第三种硬度最高的（对比：金刚石的硬度为10，莫瓦桑石为9.25）。RX的摩尔质量40.1 g/mol，有多种不同的晶体结构，其中最常见的一种的晶胞是六方的，这种晶胞是一个平行六面体，棱长分别为a = b = 3.073x10-8cm，c = 15.07x10-8cm，面夹角分别为α = β = 90o, γ = 120o。 1．写出莫瓦桑石的化学式 SiC （1分） 。 2．莫瓦桑石是原子晶体、分子晶体、离子晶体还是金属晶体？ 原子晶体 （1分） 3．莫瓦桑石的上述晶胞里有几个原子？给出计算过程。原子数取整。 晶胞体积：V = abcsin120o = 3.073 x 10-8cmx3.073 x 10-8cm x 15.07 x 10-8cm x sin120o = 123 x 10-24 cm3 （注：无需更多有效数字，因本题求原子数，而原子量是要求记忆的有效数字很少的数值） 摩尔体积：Vm = 123x10-24 cm3 x 6.02x1023/mol = 74 cm3/mol 摩尔质量：28+12=40 g/mol 计算密度：n(40 g/mol)/( 74 cm3/mol) = n0.54 g/cm3 按SiC计的原子数= n=（3.24 g/cm3）/（0.54g/cm3）≈6 即Si 和C 各6个原子。 （4分）（注：不给出具体数字不给分。此题硅的相对原子质量是要求记忆的数据，）。 4．如何理解莫瓦桑石的密度比金刚石小？ 硅的原子半径较大 （2分） （注：答其他不合题意的答案不给分，如不稳定，易分解，不硬，摩尔质量不合等等） 第六题（共6分）脱除石油炼厂气中H2S的两种方法是：干法用ZnO，湿法用HOCH2CH2NH2（乙醇胺）溶液。两个反应的方程式为： 干法：ZnO + H2S = ZnS + H2O　　　 湿法：2 HOCH2CH2NH2 + H2S = (HOCH2CH2NH3)2S (HOCH2CH2NH3)2S + H2S = 2 HOCH2CH2NH3HS （3分） 乙醇胺的沸点170.8℃，和水完全互溶，碱性略强于NH3∙H2O。为什么工业上用HOCH2CH2NH2而不用NH3∙H2O脱硫（H2S）？ 乙醇胺脱硫产物，加热释出H2S后，可利用，乙醇胺可循环使用 (HOCH2CH2NH3)2S = 2 HOCH2CH2NH2 + H2S HOCH2CH2NH3HS = HOCH2CH2NH2 + H2S NH3∙H2O和H2S作用的产物(NH4)2S、NH4HS，受热分解为NH3和H2S，不易分离和循环使用。 （3分） 第七题（共6分）以石墨为电极，通电电解含酚酞的KI溶液（无色） 1．​ 阴、阳极的电极反应和阴、阳极区溶液呈现的现象是： 阳极电极反应式 2 I― 2 e = I2 或 3I― 2 e = I3― 阳极区现象 溶液呈黄棕或浅黄棕色 阳极电极反应式 2 H+ + 2 e = H2 或 2 H2O + 2 e = H2 + 2 OH― 阳极区现象 溶液呈红色 （共3分）　　 2．​ 观察到以上现象时停止通电，摇匀电解液，恢复成（几乎）无色，为什么？ 阳极、阴极生成的I2和OH― 物质的量之比为1∶2，因此发生以下反应： 3 I2 + 6 OH― = IO3― + 5 I― + 3 H2O I2和OH― 完全反应 （共3分） 注：若写成 I2 + 2OH― = IO― + I― + H2O，因IO―是弱酸盐，水解显碱性，溶液应呈现红色。又，室温IO―会发生 3IO― = IO3― + 2I―反应。 最多只能给一半分。 第八题（共8分）为了利用天然气矿中的甲烷，有人设计了如下两个化学反应： 2CH4(g) + H2O(l) = C2H5OH(l) + 2H2(g) ① CH4(g) + 1/2 O 2 (g) = CH3OH(l) ② 已知：298K，PΘ下 物质 ΔfΗΘm（kJ/mol） ΔfGΘm（kJ/mol） H2O(l) —285.84 —237.19 CH4(g) —74.85 —50.79 CH3OH(l) —238.57 —166.23 C2H5OH(l) —277.63 —174.77 CO2(g) —393.51 —394.38 1．​ 请用计算结果判断，反应①和②在常温常压下（298K，PΘ）实现的可能性如何？ ① ΔrHΘm = 2 × 0 + (-277.63) – (-285.84)-2× (-74.85)= 157.91 kJ/mol（吸热） ΔrGΘm = 2 × 0 + (-174.77)– (-237.19)-2 × (-50.79)= 164.09 kJ/mol ② ΔrHΘm = -238.57 – 1/2 × 0 –(-74.85)= –163.72 kJ/mol（放热） ΔrGΘm= -166.23 – 1/2 × 0 –(-50.79)= -115.44 kJ/mol 反应②有实现的可能性，∵ 298K，PΘ下 ΔrGΘm 0 （共2分） 2．​ 对于常温常压下不可能实现的反应，当选用“高效催化剂”之后，能否变为常温常压下可实现的反应？为什么？ 对反应①选用高效催化剂，也不可能在298K，PΘ下进行，∵ ΔrGΘm 0，热力学上不可能进行反应，催化剂无效。 （1分） 3．​ 对于可能实现的反应，请利用ΔrGΘm = –RTlnKΘ从理论上求出298K，PΘ下其平衡常数KΘ。若该反应为可逆的话，讨论温度、压力等外界条件对化学平衡的影响。(R = 8.314 J/mol∙K) ΔrGΘm = -RTlnKΘ lnKΘ = -ΔrGΘm /RT = 115.44 × 103/8.314 × 298 = 46.594 KΘ = 1.72 × 1020 ∵为放热反应，升温不利于正向进行， Δn = 0 – 1.5 = –1.5，升高压力有利于正向进行。 （2分） 4．​ 若将CH4与O 2（或空气）制造燃料电池 （1）​ 这个电池放电时发生的化学反应方程式为： CH4(g) + 2 O2(g) = CO2(g) + 2 H2O(l) （2）​ 电池中电极发生反应 负极发生的反应是CH4 + 4O2―– 8 e = CO2 + 2 H2O 正极发生的反应是2 O2 + 8 e = 4O2― 总反应： CH4 + 2 O2 = CO2 + 2 H2O 向外电路释放电子的电极是 向外电路释放电子的电极是负极。 （3）​ 请根据ΔrGΘm = –nFEΘ的关系式求出该电池的电动势EΘ（F为法拉第常数，F = 96500库仑）。 ΔrGΘm = –nFEΘ ΔrGΘm = 2 ×(-237.19)+(-394.38)- (-50.79)= -817.97 kJ/mol EΘ = –ΔrGΘm /nF = 817.97 × 103/8 × 96500 = 1.06 V （共3分） 第九题（共10分）化合物A、B分子式均为C8H15Cl3，经乙醇的氢氧化钠溶液处理，A得到C和D，而B得到C和E。在热的酸性高锰酸钾处理后，C得到1 mol丁二酸同时放出气泡，D得到乙酸和丙二酸各1 mol并放出气泡，而E得到2 mol乙酸和气泡。请给出A、B、C、D、E的结构简式。 第十题（共6分）化合物A（C8H8O2），在铁粉催化下与氯反应，一元取代物有两个异构体。经热的酸性高锰酸钾处理后，A转变为B，B在铁粉催化下与氯反应只得到一种一元取代物，B可与NaHCO3放出气泡。B在催化剂存在下与乙二醇反应，可得一高分子化合物C。请写出A、B、C的结构简式。 第十一题（共6分）含I2的水溶液100 mL，其中含I2 10.00 mg，用90 mL CCl4按下述两种方式进行萃取：（1）用90 mL，一次萃取；（2）每次用30 mL，分三次萃取。试计算并比较两种方式的萃取效率E。（ K＝ / =85 ，K为被萃取物在各相中浓度之比；萃取效率为被萃取物质在萃取相中的总量与被萃取物质的总量之比。） （1）​ 用90mL，一次萃取时： （3分） （2）​ 每次用30 mL，分三次萃取时： 由此可见，同样量的萃取溶剂，分几次萃取的效率比一次萃取的效率高。（3分） 题中所用公式： E＝ mn = m0 草稿纸