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2006年北京化学竞赛试题及答案(高二)


2006 年北京市高中学生化学竞赛试卷(高中二年级)第 1 页(共 8 页)

2006 年北京市高中学生化学竞赛试题(高中二年级)
2006 年 4 月 16 日上午 8:30-10:30
题 号 满 分 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 1.008 C 12.01 N 14.01 O 16.00 Na 22.99 F 19.00 S 32.07 Fe 55.85 Cu 63.55 Cl 35.45 Si 28.09 1 7 2 7 3 9 4 9 5 6 6 7 7 5 8 8 9 8

北 京
10 17 11 17 总分 100

第一题 单选或多选题(共 7 分) (选对一个答案得 1 分,多选一个错误答案扣 0.5 分) 1. 在抢救大出血的危症病人时, 常需静脉点滴以 0.9%的氯化钠溶液 (俗称 “生理盐水” ) , 这是由于人体血液的“矿化度” (即无机盐的含量)为 0.9%。另有研究表明,30 亿年前 地表原始海水的矿化度即为 0.9%。对此下列猜测或评论不足取的是 B 。 A) 人类的祖先可能是从原始海洋中逐渐进化到陆地上的 B) 人类血液和原始海水矿化度均为 0.9%纯属巧合 C) 人类血液和原始海水之间存在着某些尚未认识的关系 D) 人类血液仍然带有原始海水的某些印记

2.某溶液中含有 NO3?、SiO32?、AlO2?、S2?等四种离子,若向其中加入过量的盐酸溶液, 微热并搅拌,再加入过量的 NaOH 溶液,则溶液中大量减少的阴离子是 A & D 。 A)NO3? B)SiO32? C)AlO2? D)S2?

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3.A、B 为短周期元素,A 原子所具有的电子层数是最外层电子数的 1/2,B 原子次外层 电子数是最外层电子数的 1/3,A 与 B 能形成多种原子团,其中一定不存在的是 D 。 A) AB32? B) A2B32? C) A2B42? D) AB4?

4.1 mol 下列有机物(M)与 NaOH 反应最多能用多少 C 。
O HO O O C2H 5 O C2H 5

M:
A) 2mol B) 3mol

C) 4mol

D) 5mol

5.将 NaOH 溶液加入到等体积的 AlCl3 溶液中,反应后得到沉淀物中和溶液中的铝元素 质量相同,则 AlCl3 溶液和 NaOH 溶液的物质的量浓度比是 D 。 A) 1:1 B) 2:4 C) 1:4 D) 2:7

6. 下列有关实验现象叙述不正确的是 C 。 A) Na2CO3 溶液可使苯酚的乳浊液变得澄清 B) Mg 跟适量盐酸反应放出 H2 的速率不断减慢 C) Cu 溶于热的浓 H2SO4 后溶液变蓝 D) Cu 和浓 HNO3 反应后溶液呈绿色 第二题(共 7 分)往一种金属硝酸盐溶液中滴加氨水,见有沉淀生成①,当继续滴加氨 水时沉淀又溶解消失②,若将此溶液加入一支盛有乙醛的试管中,将此试管放入一热水 浴中受热几分钟,见试管壁上镀上了一层金属③。往前述金属硝酸盐溶液中滴加 NaCl 溶液,见有沉淀生成④,往此悬浮液中滴加氨水 ,沉淀又溶解⑤,若往此溶液中加入 HNO3,又见重新生成此沉淀⑥。 (1). 这种金属硝酸盐是____ AgNO3______; (2). 试写出上述实验中发生的①至 ⑥的化学反应的方程式。 ― ① Ag+ + NH3?H2O → AgOH + NH4+ (删除原答案 Ag+ + OH → AgOH) ② 原答案 AgOH + 2NH3 → Ag(NH3) 2 + OH ③ CH3CHO + 2Ag(NH3) 2 + 2OH ― ④ Ag+ + Cl → AgCl↓ ⑤ AgCl + 2NH3 →Ag(NH3) 2 + Cl
?


?



改为 AgOH + NH3?H2O + NH4+→Ag(NH3) 2 + 2H2O
?


?

→ CH3COONH4 + 2Ag ↓ +3NH3 + H2O

?



⑥ Ag(NH3) 2 +2H+ + Cl → AgCl↓+ 2NH 4

?

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第三题 (共 9 分) 一种硫酸铜(II)溶液含 CuSO4 质量百分数 15.00%, 其密度为 1.169 g/mL, 取 25.00 mL 该溶液,往其中加入过量浓氨水,生成一种深蓝色溶液。冷却该溶液析出深 蓝色沉淀, 过滤、 干燥后得到 6.127 g 深蓝色固体。 取 0.195 g 该固体产物, 用 0.1036 mol/L 的 HCl 标准溶液测定其中 NH3 含量,共消耗 30.63 mL HCl 溶液。取 0.150 g 该固体用 0.0250 mol/L 的 EDTA 溶液滴定测定其中铜(II)含量,耗用 EDTA 溶液 24.43 mL,将 0.200 g 该固体在 110℃温度下加热脱水得到 0.185 g 的无水产物。 (1)计算在原始 CuSO4 溶液中 Cu2+ 的物质的量浓度,25.00 mL 该溶液中含 Cu2+ 的 物质的量; (a)

1.169 g 1000 mL 15 1m ol × × × = 1.0985 mol/L (Cu2+) (1.5 分) 1mL 1L 100 159.62g 25 .00 (b) 1.0985 mol/L × L = 0.0275 mol (1.5 分) 1000

? (2)计算所制得的深蓝色化合物中,NH3, Cu2+, H2O, SO 2 4 的质量百分含量;

NH3 : 27.7%; Cu: 25.9%; H2O: 7.5%; SO4: 100? (27.7+25.9 +7.5) =38.92% (4 分) (3)依据(2)中计算结果,确定化合物的化学式。 Cu(NH3)4SO4?H2O (2 分)

第四题(共 9 分)1789 年英国化学家台耐特(Smithson Tennant)把氯气溶解在石灰乳 中,制成了漂白粉。此法在工业上沿用至今。氯气通入消石灰的主要反应可表示如下: ① 3Ca(OH)2+2Cl2=Ca(ClO)2+CaCl2· Ca(OH)2· H2O+H2O ② 2CaCl2· Ca(OH)2· H2O+2Cl2+2H2O=Ca(ClO)2+3CaCl2· 2H2O 回答下列问题: (1) 设上面两个反应进行完全,写出所得产品的化学式(注:化学式中用“〃”连接 各组分,包括水)。简述推论过程。 用化学式相加来推论:6Ca(OH)2+4Cl2=2Ca(ClO)2+2CaCl2· Ca(OH)2· H2O+2H2O 2CaCl2· Ca(OH)2· H2O+2Cl2+2H2O=Ca(ClO)2+3CaCl2· 2H2O 6Ca(OH)2+6Cl2 = 3Ca(ClO)2+3CaCl2· 2H2O Ca(ClO)2·CaCl2·2H2O (共 3 分。推论 2 分,化学式 1 分)

化学式为 (2)

(其他合理推论也可,但若文字啰嗦,应适当扣分) 实验证实,作为商品的漂白粉的碱性大于按化学式计算的理论值。为什么?

漂白粉里还有未氯化的 Ca(OH)2,呈碱性。 (不要求氢氧化钙的真实存在形式) (1 分) (3) 漂白粉的质量标准之一是它的 “有效氯” 的含量。 有效氯是指酸化漂白粉溶液 (悬 浮液)释放的氯气的质量分数。写出酸化漂白粉溶液的方程式,按上述化学式计算 漂白粉的理论有效氯有多少?

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Ca(ClO)2·CaCl2·2H2O + 4H+ = 2Cl2 + 2Ca2+ + 4H2O 80 + 142 + 64 + 4 = 290 142 142/290 = 48.97%

(共 2 分)

(4) 漂白粉的有效氯常用如下方法测定:配置一定浓度的漂白粉悬浮液,加入过量 的用醋酸酸化的碘化钾溶液,用硫代硫酸钠滴定,淀粉指示剂的蓝色褪去即为终点。 写出以上步骤涉及的离子方程式(漂白粉中涉及反应的成分写相应的离子;指示剂 的变化不写) 。 ― ― ― OCl + 2I + 2H+ = Cl + I2 + H2O ― ― ― I2 + 2S2O32 = 2I + S4O62

(共 2 分)

(5) 漂白粉久置,其有效氯会下降,主要原因是什么?写化学方程式来回答,方程 式中的漂白粉用固态的化学式表达(不得拆开写) 。 CaCl2· Ca(OCl)2· 2H2O + 2CO2 = 2Cl2 + 2CaCO3 + 2H2O (CaCO3 可不标“↓”) (1 分) 第五题(共 6 分)镁和锌等金属的晶胞通常用如下图左式表示(图中的细虚线是为帮助 你理解画的辅助线) 。下图右式是这种晶胞的另一表达,但不完全。 (1) 请在右图中画出这一晶胞内的所有原子。

(2) 简述你画的晶胞为什么是正确的。 (2 分)图中辅助线不要求,不要求给出原 子坐标,新添原子的位置不要求非常准确, 但大致位置不应错 。画更多原子均按错误 应答论,均 不得分。 (2)方法一:在已知这个晶胞只有 2 个原子的认识基础上,将左图的框架向左下方移 动,使左下前顶角的原子移至右图已画原子的位置,然后判断出另一个原子即为原 来在左图晶胞内部的原子,其位置移至答案中另一原子的位置。 方法二:在已知这个晶胞只有2个原子的认识基础上,用原子坐标来证明: 0,0,0 +(2/3,1/3,1/3) = 2/3,1/3,1/3 2/3,1/3,1/2 +(2/3,1/3,1/3) = 1/3,2/3,5/6 (4 分,答出上述任何一个方法均可得 4 分,其他合理答案也可得分。 )

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第六题(共 7 分)某温度下,NO(g)与 Br2(g)、Br2(l)间存在三个平衡, ① ② ③ NO(g) + 1/2 Br2(l) = NOBr(g) Br2(l) = Br2 (g) NO(g) + 1/2 Br2(g) = NOBr(g)

在恒温、恒容条件下, (1)在有 Br2(l)时,增加 Br2(g)平衡如何移动? ①平衡不移动 ②平衡向左移动 ③平衡向右移动 (共 3 分) (2)在无 Br2(l)时,增加 Br2(g)平衡如何移动? 加 Br2 (g),无 Br2 (l)生成,③平衡向右移动,①、②不移动。加 Br2 (g),若 有 Br2 (l)生成,①、③平衡向右移动,②平衡向左移动。 (共 4 分)

第七题(共 5 分)已知化学式为 IO2 的物质是逆磁性的,且在一定条件下能 形成 I(ClO4) 3 · 2H2O、(IO) 2SO4 化合物 ― (1) 该化合物的可能组成为:I2O4 或 IO+IO3 (1 分) (2) 它和热水反应的方程式为: 5I2O4 + 4H2O = I2 + 8HIO3 (3) 它和 NaOH 溶液反应的方程式为: 3I2O4 + 6NaOH = 5NaIO3 + NaI + 3H2O (或离子式) (2 分) (2 分)

第八题(共 8 分)1mol B2H6 和 2mol NH3 化合成离子型白色固体 A,继续加 热,A 分解成一种具有环状结构的共价性液体 B 和 H2。1mol B 和 3mol Br2 发生加成反应得到固态物 C,C 脱去 3mol HCl 得到 D, (1)生成 A 的反应方程式为: B2H6 + 2NH3 = BH2(NH3) +2BH 4 (2)A 分解为 B 和 H2 的反应方程式为:


(无+、 也算对)


3 BH2(NH3)2BH4 = 2B3N3H6 + 12H2 (3)B 和 Br2 加成得到 C 的反应方程式为: B3N3H6 + 3Br2 = B3N3H6 Br 6 (4)C 脱去 3mol HCl 生成的 D 的结构式为:
H Cl N B Cl B N H N B H Cl

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COOH

第九题(共 8 分)对 如下处理:

CH3



OH



NH2



混合物作

水层

NaOH

油层 (1) 水层 弃去 沉淀 (2)

混合物

油 HCl 油层 NaHCO3 水层 油层

HCl 水层 弃去 NaOH 水层 HCl (3) 水层 弃去 油层 (4)

NH2

COOH

其中(1)为
OH

; (2)为
CH3



(3)为

; (4)为



第十题(共 17 分)有下列三种燃料,甲烷、甲醇和氢气,假设 ①甲烷与氧 气 ②甲醇与氧气 ③氢气与氧气 ④氢气与氟的反应均为理想燃烧, (1) 上述反应中 CH4(g)、CH3OH(l)、H2(g)均为 1 mol,请写出上述反应 方程式: ①甲烷与氧气 CH4 (g) + 2 O2 (g) = CO2 (g) + 2 H2O(g) ②甲醇与氧气 CH3OH(l) + 3/2 O2 (g) = CO2 (g) + 2 H2O(g) ③氢气与氧气 H2 (g) + 1/2 O2 (g) = H2O(g) ④氢气与 F2 (g) H2 (g) + F2 (g) = 2 HF(g) (共 4 分,每式 1 分) (2)上述四个反应常用于动力火箭燃料的反应,请利用 298K 时下列物质 的标准生成焓(设它们与温度无关) ,分别计算 298K 时各个反应每千克反 应物的焓变: (kJ/kg) 物质, 298K Δ fΗ
Θ
Θ

O2(g) 0
Θ

H2(g) 0

CH4(g) –74.8

CO2(g) –393.5

H2O(g) –241.8

CH3OH(l) –238.6

F2 (g) 0

HF(g) –268.6

m

Δ rH m① =Δ rH m①/M{CO2(g) + 2H2O(g)} = –802.3kJ?mol–1/(44 + 2×18) × 10–3 kg?mol–1 = –10028.8 kJ?kg–1

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Δ rH m② =Δ rH m②/M{CO2(g) + 2H2O(g)} = –638.5kJ?mol–1/(44 + 2×18) ×
Θ Θ

10–3 kg?mol–1 = –7981.6 kJ?kg–1 Θ Θ Δ rH m③ =Δ rH m③/M{ H2O(g)} = –241.8kJ?mol–1/0.018 kg?mol–1 = –13435 kJ ?kg–1 Δ rH m④ =Δ rH m④/M{ 2HF(g)} = –537.2kJ ?mol–1/ 2×20×10–3 kg? mol–1 =
Θ Θ

–13430 kJ?kg–1

(共 4 分,每式 1 分)

(3)已知当排出气体的摩尔质量较低时,火箭推力较大,试将生成物的摩尔 质量 (在反应中若有多种物质生成, 则用平均摩尔质量) 除以每千克发的热, 将计算结果根据火箭推力效果的次序进行排列: ① Δ rH m①/
Θ

M

= –10028.8 kJ?kg–1/[ (1/3) × (44 + 2×18) ×10–3 kg?mol–1

= –3.76×10–5 kJ?kg–2?mol–1 ② Δ rH m②/M = –7981.6 kJ?kg–1/[ (1/3) × (44 + 2×18) ×10–3 kg?mol–1
Θ

= –2.993×10–5 kJ?kg–2?mol–1 ③ Δ rH m③/M{H2O(g)} = –13435kJ?kg–1/0.018 kg?mol–1 = –7.464 ×10–5kJ?
Θ

kg–2?mol–1 ④ Δ rH m④/M{HF(g)} = –13430kJ?kg–1/0.02 kg?mol–1 = –6.715 ×10–5kJ?kg–2
Θ

?mol–1 火箭推力效果次序为:③ > ④ > ① > ② (共 5 分,每式 1 分, 推理效果 1 分) (4)请说明上述四个反应是熵增大?熵减小?熵不变反应? ①甲烷与氧气 Δ ng = 0 熵不变反应 ②甲醇与氧气 Δ ng = 3 ? 3/2 = 3/2 熵增反应 ③氢气与氧气 Δ ng = 1 ? 3/2 = ?1/2 熵减反应 ④氢气与 F2 (g) Δ ng = 0 熵不变反应 (注:不写Δ ng 直接得出后面结论,算对。共 4 分,每个结果 1 分) 第十一题(共 17 分)下列过程中 A 经一系列反应得到 E、F 和 G。其中, 中间产物 D 也可以经 H 或 K 分别以酸性高锰酸钾处理得到。请给出 A、 B、

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C、D、E、F、G、H、K 的结构简式并为 D、H、K、G 命名。
A Br2 CCl4 B C CN CN H2O H
+

D

Al2O3

CO O CO

C2H5OH E 等 mol G

F

H+ KMnO4 H K

C2H5OH 过量

A. CH2 CH CH3

B. CH2 CH CH3

C. NaCN 或 KCN

COOH
D. E.

Br Br COOCH2CH3
F.

COOH COOCH2CH3
(E、F 可互换)

COOH
二甲基丁二酸 G.

COOH

COOCH2CH3 COOCH2CH3

H.

K.

2-甲基丁二酸二乙酯; 3,7-二甲基 1,5-辛二烯; 4,7-二甲基-1,5 辛二烯 (H、K 可互换)


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