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2012年——全国高中生化学竞赛(江苏赛区)初赛试题 蟹老板


“扬子石化杯” 第 26 届全国高中生化学竞赛(江苏赛区)初赛试题 节选
可能用到的相对原子质量:H:1 C:12 N:14 O:16 Na:23 Al:27 S:32 Cl:35.5 Cr:50 Mn:55 Fe:56 1.本试卷共 22 题,用 2 小时完成,共 120 分; 2.可以使用计算器; 3.用铅笔作答无效; 4.不可以使用涂改液或修正带。 一、选择题(每

小题有 1~2 个选项符合题意,每小题 4 分,共 60 分。请将答案填写在下 方的表格内。 ) 题号 答案 1.化学知识在环境保护中起关键作用。下列叙述不正确的是 A.在燃煤中加入适量的生石灰能有效减少二氧化硫的排放 B.控制含磷洗涤剂的生产和使用有利于防止水体富营养化 C.采用汽车尾气处理技术可将汽车尾气中的 NO 和 CO 转化为无害气体 D.正常雨水呈中性,pH 小于 7 的雨水是酸雨 2.下列化学用语正确的是 A.CO2 的电子式是: B.硝基苯的结构简式: C.中子数为 8 的氮原子: D.模型 可表示甲烷分子或四氯化碳分子 3.下列实验操作或装置正确的是 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15

A.加热液体 B.制取并收集 NH3 C.转移溶液 D.干燥 H2 4.你认为下列数据可信的是 - A.某胶体粒子的直径是 160nm B.某常见气体的密度为 1.8g· cm 3 C.某反应的平衡常数是 1 D.某元素的原子半径是 0.160nm 5.下列推断不合理的是 A.乙烯能使酸性 KMnO4 溶液褪色,则丙烯也能使酸性 KMnO4 溶液褪色 B.铁、铝在浓 H2SO4 中钝化,则镁在浓 H2SO4 中也钝化 C.金属钠着火不能用 CO2 扑灭,则金属钾着火也不能用 CO2 扑灭 D.将 SO2 通入品红溶液,溶液褪色后加热恢复原色;将 SO2 通入溴水,溴水褪色后 加热也能恢复原色 6.设 NA 为阿伏加德罗常数的值,下列叙述正确的是 A.标准状况下,22.4LH2 中含中子数为 2NA B.常温常压下,氧气和臭氧的混合物 16g 中约含有 NA 个氧原子 C.电解食盐水若产生 2 g 氢气,则转移的电子数目为 2NA - + D.100mL 0.1mol· L 1 的 FeCl3 溶液中含有 Fe3 的个数为 0.01NA
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7. X、Y、Z、M、W 为五种短周期元素。X、Y、Z 是原子序数依次递增的同周期元素, 且最外层电子数之和为 15,X 与 Z 可形成 XZ2 分子;Y 与 M 形成的气态化合物在标 - 准状况下的密度为 0.76g· L 1;W 的质子数是 X、Y、Z、M 四种元素质子数之和的 1/2。下列说法正确的是 A.原子半径: :W>Z>Y>X>M B.XZ2、X2M2、W2Z2 均为直线型的共价化合物 C.由 X 元素形成的单质不一定是原子晶体 D.由 X、Y、Z、M 四种元素形成的化合物一定既有离子键,又有共价键 8.下列离子方程式中,错误的是 A.向 A1Cl 3 溶液中加入过量氨水: B.苯酚钠溶液中通人少量 CO2: C.碳酸氢钡溶液中加入过量氢氧化钠溶液: D.Fe(OH)3 与氢溴酸溶液混合: 9.金银花有效活性成分为绿原酸,又名咖啡鞣酸,具有广泛的杀菌消炎功效,结构如下 图所示,下列有关绿原酸的说法正确的是 A.绿原酸的分子式为 C16H8O9 B.1mol 绿原酸最多与 4molNaOH 反应 C.1 个绿原酸分子中含有 4 个手性碳原子 D.绿原酸分子中有 4 种化学环境不同的氢原子 - 10.电镀铬的废液中含有 Cr2O72 离子,可通过转化为铬黄加以利用。该反应放热,反 应式如下: 下列说法正确的是 A.由于该反应是离子反应,反应很快完成,温度对反应速度没有影响 B.由于该反应是完全反应,平衡常数不随反应温度的变化而改变 + - C.增加 Pb2 离子的浓度,可以提高 Cr2O72 离子的转化率 - D.可加入少量碱以提高 pH,达到提高 Cr2O72 离子的转化率的目的 11.下列说法正确的是 A.放热反应一定是自发反应 B.对于同一个化学反应,无论是一步完成还是分几步完成,其反应的焓变相同 C.pH=5 的 CH3COOH 溶液和 pH=5 的 NH4C1 溶液中,水的电离程度相同 D.用饱和 Na2CO3 溶液处理 BaSO4 沉淀,可将 BaSO4 转化为 BaSO4 12.下表各组物质之间通过一步反应不能实现如图所示转化关系的是

13.Fenton 法常用于处理含难降解有机物的工业废水,通常是在调节好 pH 和 Fe2+浓度的 废水中加入 H2O2, 所产生的羟基自由基能氧化降解污染物。 现运用该方法降解有机污 染物 p-CP,控制 p-CP 的初始浓度相同,设计如下对比实验探究有关因素对该降解 反应速率的影响。实验测得 p-O 的浓度随时间变化的关系如下图。
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下列结论或推断不正确的是 A.实验① 、② 表明温度升高,降解反应速率增大 B.pH 等于 10 时,降解速度最快 C.实验过程中取样分析浓度时可以迅速加碱调至 pH=10 D.根据反应原理推断,温度过高,双氧水分解会使降解速率变慢 14.下列溶液中各微粒的浓度关系正确的是 - - A.常温下,将 0.1mol· L 1NH4CI 溶液与 0.05mol· L 1NaOH 溶液等体积混合: - + + - + c(C1 )>c(Na )>c(NH4 )>c(OH )>c(H ) - + - B.在小苏打溶液中存在:c(HCO3 )=c(Na )-c(CO32 )-c(H2CO3) C.向 CH3COOH 溶液中加入适量的 NaOH,得到 pH=4 的混合溶液: + - + - c(Na )>c(CH3COO )>c(H )>c(OH ) D.pH=3 的一元酸 HX 和 PH=11 的一元碱 MOH 等体积混合: + - + c(M )=c(X )>c(H )=c(OH-) 15.在恒温恒容的密闭容器中,发生反应 3A(g)+B(g) xC(g)。 Ⅰ .将 3molA 和 2molB 在一定条件下反应,达平衡时 C 的体积分数为 a; Ⅱ .若起始时 A、B、C 投入的物质的量分别为 nA、nB、n C,平衡时 C 的体积分数也为 a 下列说法正确的是 A.若Ⅰ 达平衡时,A、B、C 各增加 1mol,则 B 的转化率将一定增大 B.若向Ⅰ 平衡体系中再加入 3molA 和 2molB,C 的体积分数若大于 a,可断定 x>4 C.若 x=2,则Ⅱ 体系起始物质的量应当满足 3nB=nA+3 D.若Ⅱ 体系起始物质的量满足 3nC +8 nA=12 nB 时,可判断 x=4 二、 (本题共 2 小题,共 16 分) 16. (9 分)实验室用乙酸和正丁醇制备乙酸正丁酯,有关物质的相关数据如下表:

合成和提纯步骤为: 第—步,正丁醇和冰醋酸混合加热发生酯化反应,反应装置如右上图;第二步,用 饱和 Na2CO3 溶液、水洗涤,干燥;第三步,蒸馏提纯。 请回答有关问题: (1)第一步装置中除了加正丁醇和冰醋酸外,还需加入_________,_________;它们 的作用分别是___________、___________,装分水器的作用是___________。 (2)第二步用饱和 Na2CO3 溶液洗涤的目的是_____________________,此步操作用到 的主要仪器的名称是______________。
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(3)第三步蒸馏产品时,应收集温度在_______左右的馏分。如加入 18.5mL 正丁醇和 15.4mL 冰醋酸,得到乙酸正丁酯 12.76g,则乙酸正丁酯的产率为___________。 17. (7 分)绿矾(FeSO4· 7H2O)在医药和染料生产中有广泛应用。下面是以铁屑(含少量锡 等杂质)生产绿矾的一种方法:

已知:在 H2S 饱和溶液中,SnS 沉淀完全时溶液的 pH 为 1.6;FeS 开始沉淀时溶 液的 pH 为 3.0,沉淀完全时的 pH 为 5.5。 (1)操作Ⅱ 在溶液中用硫酸酸化至 pH=2 的目的是____________________________; + 通入硫化氢至饱和的目的是:① 除去操作 I 所得溶液中含有的 Sn2 等杂质离子; ② ____________________。 (2)操作Ⅳ 的顺序依次为:______________、冷却结晶、________________。 (3)操作Ⅳ 得到的绿矾晶体用少量冰水洗涤,其目的是:① 除去晶体表面附着的硫酸 等杂质;② ____________________。 + (4)测定绿矾产品中 Fe2 含量的方法是:a.称取 2.850g 绿矾产品,溶解,在 250mL 容量瓶中定容; b .量取 25.00mL 待测溶液于锥形瓶中; c .用硫酸酸化的 - 0.0100mol· L 1 KmnO4 溶液滴定至终点,消耗 KMnO ,溶液体积的平均值为 20.00mL。 + - + + + (滴定时发生反应的离子方程式为:5Fe2 +MnO4 +8H =5Fe3 +Mn2 +4H2O) 则上述样品中 FeSO4· 7H2O 的质量分数为____________。 三、 (本题共 3 小题,共 24 分) 18. (7 分)金属铬硬度大,抗腐蚀性强,有光泽,在金属材料和结构理论等领域中有着重 要的应用和超乎寻常的发现。 1994 年, 在秦始皇兵马俑二号俑坑中发现了一批青铜剑, 它们在黄土下沉睡了 2000 多年,出土时却光亮如新,锋利无比。科研人员测试后发 现,剑的表面有一层 10 微米厚的铬盐化合物。这一发现立刻轰动了世界,因为这种 铬盐氧化处理方法是近代才出现的先进工艺。 (1) 铬的独特化学性质与其电子结构有密切关系, 写出 Cr 的价层电子排布_________, 1-10 2 铬的这一电子排布与其同一周期的其它元素的 3d 4s 价电子排布不同,原因是 ____________________________________。 (2)铝热法是用三氧化二铬作原料,铝粉作还原剂生产金属铬的主要方法之一,请 写出其化学反应方程式:____________________________________;这是一个自发放 热反应,由此可判断铬氧键和铝氧键中________________键更强。 (3)在结构化学中,对多重键的研究具有重要意义。常见的多重键有双键和三键, 2005 年 11 月,美国 Science 杂志发表了 Power 等人的文章,报导了 一种具有 Cr Cr 五重键的稳定化合物,这是目前发现的最 短的铬—铬键。结构见右图。 化学键的形成可以通过对称性形象地描述为: σ 键是成键原子轨道头对头形成的;肩并肩形成的是 π 键,而面
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对面形成的是δ 键。那么,在上述具有 Cr Cr 五重键的化合物中,对其成键情况进 行分析发现 Cr 原子的价层电子排布特点是其成键情况的决定因素,它利用其 4s 轨道 去与相邻的 C 原子形成 Cr-C σ 键,5 个 d 轨道形成五重键,其中两个铬原子的 dz2 轨道沿着 z 轴方向形成一个 σ 键。则轨道 dx2-r2 和 dxy 面对面形成两个____键,轨道 dxz 和 dyz 肩并肩形成两个____键。 19. (15 分)氢能被视为 21 世纪最具发展潜力的绿色能源,其燃烧产物为水,无污染。氢 - 气燃烧的热值很高,为 1.4× 105 kJ· kg 1,是汽油的三倍。它既可以通过燃烧产生热能, 进而通过热机转化为机械功;也可以通过燃料电池直接转化为电功。热机的能量转换 效率有一个理论上限——卡诺效率 η=1-T 低温/T 高温; 而燃料电池的能量转换效率在 理想情况下为 100%,据报道,目前的氢燃料电池的转化效率已达到 85%以上,也就 是说,大于 85%的化学能可以转化为电能。 (1)写出酸式氢氧燃料电池的电极反应: 负极:__________________________,正极:__________________________, 电池反应:____________________________________________。 (2)设氢氧燃料电池效率为 85%,则每消耗 1kg 氢气可提供的电能为________KJ。 (3) 燃烧 1kg 的氢气所放出的热量, 通过一个在高低温热源温度分别为 1000K 及 300K 间工作的热机做功,可带动发电机发_________kJ 电(设发电机效率为 80%)。 20. (12 分)工业合成氨与制备硝酸可采用如下流程进行联合生产:

(1)右图表示了 298K 时氮气与氢气合成氨反应过程中的能量变化。对于合成氨的反应 下列说法正确的是_____________ (填编号) 。 a.该反应在任意条件下都可以自发进行 b.加入催化剂,能使该反应的 E 和△ H 都减小 c.若该反应在 298K、398K 时的化学平衡常数分 别为 K1、K2,则 K1>K2 d.该反应属于人工固氮 (2)在 800℃ 时,氨与氧气在氨氧化炉中反应的主要产物是 NO 和 H2O。在实际生产 中氨的氧化率与混合气中氧氨比{氧气与氨气物质的量比,以 γ[n(O2)/n(NH3) ] 表示}的关系如下图所示。

① 在实际生产中,将 γ 值维持在数值___________之间为好。 ② 在实际生产中, 通入氨氧化炉的是空气, 若使氨的氧化率达到 95%, 应控制氨在氨、 空气混合气体中的体积分数约为___________ (设氧气占空气的体积分数为 20%)。
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(3)由于二氧化氮不能被水完全吸收,因此生成的气体须经过多次氧化、吸收的循 环操作,使其充分转化为硝酸(如果不考虑生产过程中的其它损失)。 ① 从理论上分析,要使氨气完全转化为硝酸,则原料氨气和氧气物质的量的投料比至 少为______________________。 ② 如果按理论上的原料比将原料放在一个具有反应条件的密闭容器中进行,所有物质 不与外界交换,则最后所得溶液的质量分数为___________。 ③ 循环操作的次数与二氧化氮生成硝酸的转化率具有一定的数学关系。计算一定量的 二氧化氮气体大约要经过_________次循环操作, 才能使二氧化氮的转化率约为 96%。 四、 (本题共 1 小题,共 12 分) 21. (12 分)阿司匹林能迅速解热、镇痛。长效缓释阿司匹林可在体内逐步水解而疗效更 佳。用丙酮为主要原料合成长效缓释阿司匹林的流程如下图。

回答下列问题: (1)上述合成化合物 C 的路线曾用作有机玻璃单体(2-甲基丙烯酸甲酯)合成路线的一 部分。现在人们利用最新开发的+2 价钯的均相钯催化剂体系,将丙炔在甲醇和一 氧化碳存在下,于 60℃ 、6MPa 条件下羰基化,一步制得了 2-甲基丙烯酸甲酯, 其化学方程式为 ; 如此改进的优点为 ;由 B 到 C 的反应类型为 反应。 (2)B、C 的结构简式分别为:B_________________,C__________________。 (3)阿司匹林的结构简式为______________________。 (4)长效缓释阿司匹林结构简式为_________________________________。 五、 (本题共 1 小题,共 8 分) 22. (8 分)某天然碱可以看作是 CO2 和 NaOH 反应后的产物。欲测定该物质的成分,进 行如下实验: (1)称取质量为 m 的天然碱样品,加入 100.00mL 过量稀盐酸,产生标准状态下 1763mL CO2 气体。 (2)另称取同样质量的天然碱样品,在 300℃ 下加热至分解完全,产生标准状态下 CO2 293.8mL 和 1.180g 水。 试通过计算,确定天然碱的化学式,并计算 m 的数值。

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