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2014年浙江省高中学生化学竞赛预赛试题)(1)

时间:2015-09-10


2014 年浙江省高中学生化学竞赛预赛试题
考生须知: 1.全卷分试题卷和答题卷两部分,共有六大题,27 小题,满分 150 分。考试时间 120 分钟。 2.本卷答案必须做在答题卷相应位置上,做在试题卷上无效,考后只交答题卷。必须在答题卷 上写明县(市) 、学校、姓名、准考证号,字迹清楚。 3.可以使用非编程计算器
H 1.008 Li 6.941 Na 22.99 K 39.10 Rb 85.47

相对原子质量
Be 9.012 Mg 24.31 Ca Sc Ti V Cr 40.08 44.96 47.88 50.94 52.00 Sr Y Zr Nb Mo 87.62 88.91 91.22 92.91 95.94 B 10.81 Al 26.98 Ga 69.72 In 114.8 C 12.01 Si 28.09 Ge 72.61 Sn 118.7 N 14.01 P 30.97 As 74.92 Sb 121.8 O 16.00 S 32.07 Se 78.96 Te 127.6 F 19.00 Cl 35.45 Br 79.90 I 126.9

Mn 54.94 Tc [98]

Fe 55.85 Ru 101.1

Co 58.93 Rh 102.9

Ni 58.69 Pd 106.4

Cu 63.55 Ag 107.9

Zn 63.39 Cd 112.4

He 4.003 Ne 20.18 Ar 39.95 Kr 83.80 Xe 131.3

一、选择题(本题包括 10 小题,每小题 4 分,共 40 分。每小题只有一个选项符合题意。) 1. 国家最高科学技术奖为中国科技界最高奖项,是为了奖励在科学发 现、技术发明和促进科学技术进步等方面做出创造性突出贡献的公民或者 组织设立。 2014 年 1 月 10 日, 中共中央、 国务院在北京人民大会堂举行 2013 年度国家科学技术奖奖励大会,知名物理化学家张存浩院士获得了最高科技 奖,下列选项中,张存浩院士的科学研究领域是( ) A.化学反应动力和激光化学 B.环境保护领域 C.金属学及材料领域 D.稀土化学领域 2.日前,北京大学量子材料中心、量子物质科学协同创新中心的科学家创造性地在金属 衬底上增加了氯化钠绝缘薄膜层,首次清楚地拍摄到了水分子的内部结构(图 a 是实验器件 示意图,图 b 是所拍摄到的图片的一部分,图 c 是跟图 b 所对应的结构示意图),使得在实 验中直接解析水的氢键网络构型成为可能。下列有关说法不正确 的是( ) ...

A.图 a 所示实验器件中,用氯化钠作为绝缘薄膜层,是因为氯化钠晶体不导电 B.图 b 是表示 1 个 H2O 分子内部的氢键和氢氧共价键结构特征示意图 C.图 b 可表示 H2O 分子之间通过氢键形成的分子团簇,由此可进一步解析水分子间氢 键的方向 D.图 c 中被 4 个 H2O 分子围在中间的是 Cl-离子 3.设 NA 为阿伏加德罗常数的值,下列叙述正确的是( ) A.在 50g 质量分数为 46%的乙醇水溶液中,含有氢原子数为 3NA B.15.6g Na2S 和 Na2O2 固体混合物中,含有的阴离子数为 0.3NA
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C.9.2g 甲苯被酸性高锰酸钾氧化生成苯甲酸时,反应中转移电子数为 0.6NA D.104 g 的苯乙烯中含有 8NA 的碳氢键和 4NA 的碳碳双键 4.在气相中,科研人员已发现 CnN-和 CmH-原子簇阴离子(链状,n、m 为正整数) ,下 列关于 n 和 m 的取值的说法正确的是( ) A.n 一定为偶数,m 一定为奇数 B.n 一定为奇数,m 一定为偶数 C.n 一定为偶数,m 奇、偶数均有可能 D.n,m 奇、偶数均有可能 5.下列说法正确的是( ) A.浓度均为 0.1mol/L 的 CH 3 COONa 、 NaHCO 3 溶液的 pH 分别为 8.9 和 8.2 ,可说 明水解能力 CH 3 COO - >HCO 3 B.元素周期表中同一族金属元素,随着原子序数递增,元素的金属性逐渐增强 C.将含有杂质的铜放入稀硫酸中,一段时间后溶液呈蓝色,说明铜发生了析氢腐蚀 D.银不能与稀硫酸反应,但可能会与氢硫酸反应生成氢气 6.某分子式为 C12H18 的取代芳香烃,其苯环上一氯代物只有一种的同分异构体有(不考 虑立体异构)( A.13 种 ) B.15 种 C.16 种 D.19 种

7.(NH4)2SO4 在一定条件下发生如下反应: 4(NH4)2SO4 =N2↑+6NH3↑+3SO2↑+SO3↑+7H2O 将反应后混合气体通入一定量的 BaCl2 溶液中,发现溶液有白色沉淀生成,还有部分气 体从溶液中逸出,检验发现从溶液中逸出气体无色无味,溶液中氯化钡恰好完全反应。下列 说法中正确的是( ) A.生成沉淀中既有 BaSO4、又有 BaSO3,且 n(BaSO4)∶n(BaSO3)约为 1∶1 B.生成沉淀中既有 BaSO4、又有 BaSO3,且 n(BaSO4)∶n(BaSO3)约为 1∶2 C.生成沉淀中既有 BaSO4、又有 BaSO3,且 n(BaSO4)∶n(BaSO3)约为 1∶3 D.从溶液中逸出的气体中只有 N2,最后留下溶液中只有较多的 NH4Cl 8.a、b、c 是三种短周期金属元素,原子序数依次增大,单质的物质的量分别为 n(a)、 n(b)、n(c),它们与足量盐酸反应产生的氢气体积(标准状况下)为 V(H2)a 、V(H2)b、V(H2)c。 当 n(a)=n(b)=n(c), 2V(H2)a=V(H2)b+V(H2)c,则下列说法中正确的是( ) A.a、b、c 可能是同周期元素 B.a 可能是镁元素 C.b 和 c 两者的最高价氧化物对应的水化物能反应 D.工业上冶炼 a、b、c 通常是用热还原法制得 9.一定条件下将质量为 Xg 的有机物在氧气中完全燃烧,燃烧后全部产物通过足量过氧 化钠层,过氧化钠的质量增重 Yg,下列一定正确的是( ) 有机物 A B C D C3H6 HCHO CH3OH、CH3COOH 的混合物 HCOOH、CH3COOCH3 的混合物 X m m m m Y 15m/7 15m/23 2m/3 m

10.下列离子方程式书写正确的是( ) A.氯化铝溶液中通入硫化氢气体:2Al3+ + 3 H2S = Al2S3↓ + 6H+ B.在过量的次氯酸钙溶液中通入少量 SO2 气体: SO2 + Ca2+ + ClO- + H2O=CaSO4↓+ Cl- + 2H+
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C.在碳酸钠溶液中滴加氯水,边滴边振动,开始时发生反应的离子方程式 CO32-+Cl2+H2O=HCO3-+Cl-+HClO D.向饱和的氯化钠溶液中,依次通入足量氨气和足量二氧化碳气体 Na+ + NH3 + H2O + CO2= NaHCO3↓+NH4+ 二、选择题(本题包括 8 小题,每小题 4 分,共 32 分。每小题可能有 1 个或 2 个选项符合题 意,若有 2 个正确选项,只选 1 个且正确给 2 分,多选、错选都不给分。) 11.单质硫在 NaOH 的热溶液中发生岐化反应: 3 S + 6 NaOH 2 Na2S + Na2SO3 + 3 H2O

若硫过量,进一步生成 Na2Sx(x ≤ 5)和 Na2S2O3。将 2.56 g 硫与含 0.06 mol NaOH 的热 溶液充分反应恰好生成 a mol Na2Sx 和 b mol Na2S2O3,再加入足量 NaClO-NaOH 的混合溶液, 硫元素全部转化为 Na2SO4,转移电子 n mol。则以下正确的是( A.a = 2b B.x = 2 C.n = 0.48 ) D.b = 0.02
O N NH

12.维生素 B2 又叫核黄素(其分子结构如图),可促进发育 和细胞再生,有利于增进视力,减轻眼睛疲劳。核黄素分子的 结构为:有关核黄素的下列说法中,不正确 的是( ) ...

N N O A.该物质的分子式为 C17H20N4O6 OH B.该物质在碱性条件下加热水解有 NH3 生成,所得溶液 加强酸溶液并加热后有 CO2 产生 OH HO C.该分子的不饱和度是 10 D.该物质分子中存在 13 种化学环境不同的氢原子 OH 13. 2005 年,法拉利公司发布的敞篷车(法拉利 Superam erica),其玻璃车顶采用了先进的电致变色技术,即在原来玻璃材料基础上增加了有电致变 色系统组成五层膜材料(如下图所示)。其工作原理是:在外接电源(外加电场)下,通过 在膜材料内部发生氧化还原反应,实现对器件的光透过率进行多级可逆性调节,下列有关说 法不正确 的是( ) ...

A.当 A 接外接电源正极时,Li+ 脱离离子储存层 B.当 A 接外接电源负极时,电致变色层发生反应为:WO3 + Li+ + e- = LiWO3 C.当 B 接外接电源正极时,膜的透射率降低,可以有效阻挡阳光 D.该凝胶电解质聚环氧乙烷的结构简式为
H O CH2 CH2 OH
n

,可以与水分子之间形成大量

氢键,为水溶性聚合物 14. (2014 年浙江省化学奥林匹克竞赛预赛试题)25°C 时,醋酸的 Ka=1.8×10-5、次氯酸 的 Ka=3.0×10-8、碳酸的 Ka1=4.1×10-7 和 Ka2=5.6×10-11。下列说法不正确的是( )
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A.等体积、等物质的量浓度的 Na2CO3 溶液与 NaHCO3 溶液混合: 2c(Na+)=3c(CO32-)+3c(HCO3-)+3c(H2CO3) B.0.1 mol·L-1 的 NaHCO3 溶液中离子浓度大小顺序为: c(Na+)>c(HCO3-)>c(OH-)>c(H+)>c(CO32-) C.向 0.1mol·L-1CH3COOH 溶液中滴加 NaOH 溶液至 c(CH3COOH)∶c(CH3COO-)=5∶9, 此时溶液 pH=5 D.相同浓度 CH3COONa 和 NaClO 的混合液中,各离子浓度的大小关系是: c(Na+)>c(ClO-)>c(CH3COO-)>c(OH-)>c(H+) 15.室温时,盐酸和硫酸的混合溶液 20mL,向混合物中逐滴加入 0.05mol/L Ba(OH)2 溶 液时,生成的 BaSO4 和 pH 的变化如图所示(不考虑 溶液混合时体积的变化) 。下列说法正确的是 A.图中 A 点对应溶液的 pH:a=1 B.生成沉淀的最大质量 m = 2.33g C.原混合液中盐酸物质的量浓度为 0.1mol/L D. 当 V[Ba(OH)2(aq)]=10mL 时, 发生反应的离子 2+ 2方程式为:Ba + SO4 =BaSO4↓ 16. 下列实验操作或实验原理的说法中正确的是 ( )

A.用如图装置进行蒸馏实验

B.用如图装置分离氯化钠、碘固体混合物

C.用裂化汽油提取溴水中溴 D.用如图装置灼烧碳酸钙制取少量氧化钙 17. 在一恒温恒容体积为 1L 的真空容器中, 通入 0.1 mol N2O4,在 100℃时发生如下反应: N2O4(g) 2NO2(g) ; ΔH= +57.0 kJ·mol-1 测得平衡时 c(NO2)=0.12mol·L-1。已知 NO2 和 N2O4 的消 耗 速 率 与 本 身 浓 度 存 在 下 列 关 系 : v(N2O4)=k1·c(N2O4) , v(NO2)=k2·c(NO2)2,其中 k1、k2 是与反应及温度有关的常数, 其消耗速率与浓度的图像如图所示,下列有关说法正确的是 A.100℃时,若向上述真空容器中通入 0.2mol NO2,则 达到平衡时,NO2 的平衡转化率为 60%,放出 3.42kJ 的热量
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B.100℃时,若在恒温恒压容器中通入 0.1mol N2O4,则平衡时 N2O4 的转化率为 68.8% C.图中 A 点处于平衡状态 D.若在 T1 温度下,若 k1=k2,则 T1>100℃ 18.AX4 四面体 (A 为中心原子,如硅、锗;X 为配位原子,如氧、硫) 在无机化合物中 很常见。四面体 T1 按下图所示方式相连可形成一系列“超四面体”(T2、T3···) ,下列相关说法 正确的是( )

A.T4 超四面体中有 4 种不同环境的 X 原子 C.T5 超四面体中有 6 种不同环境的 X 原子 三、本题包括 2 个小题,共 17 分

B.T4 超四面体的化学式为 A20X34 D.T5 超四面体的化学式为 A35X56

19. (9分)已知二元化合物 A可以用次氯酸钠和过量的氨气制得,6.4gA完全燃烧得到 4.48L的氮气(已折算成标准状况)。A可以与新制 Cu(OH)2反应生成砖红色沉淀,同时生 成密度为 1.25g/L的无色无味的气体(已折算成标准状况)。 请回答下列问题: ( 1) A的化学式为 。 ( 2)写出次氯酸钠与过量氨气反应生成 A的化学方程式 。 A的制备过程中氨气需要过量的理由是 。 ( 3)写出 A与新制 Cu(OH)2反应的化学方程式 。 (4)已知在一定条件下,A 可与等物质的量 H2O2 恰好完全反应得到化合物 B,B 所含 元素与 A 相同,其摩尔质量小于 A,实验表明,B 可能存在两种异构体。 ①B 的电子式为 。 ②写出 B 的两种可能异构体的结构式 、 20. (8 分)原子簇化学是当前化学中最饶有兴趣而又极其活跃的领域之一。凡以 3 个或 3 个以上原子之间键合构成的共多面体或缺顶多面体为特征的分子或离子称为原子簇。 (1) 某种氢化物 X16H16 为笼状原子簇化合物, 该笼状结构可看成是由常见的正多面体切 角而成的多面体。其中 X 元素基态原子核外有三种不同的能级且各个能级所填充的电子数相 同,实验测得该原子簇化合物的 1H 核磁共振谱(1H-NMR)中显示有两种化学环境的氢原子。 ①写出 X 原子的核外电子排布式为 。 ②画出该原子簇化合物的分子结构(也可用文字说明) :

。 (2)在缺氧的条件下,碱金属 Rb 和氧气反应可生成原子簇氧化物 A,Cs 可与氧气反应
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生成原子簇氧化物 B。 ①研究发现,A 的结构可看成由两个 Rb6 正八面体共面形成多面体,然后氧原子填充所 有正八面体空隙中。由此可推得 A 的化学式为 。 ②研究发现, B 的结构为由三个 Cs6 正八面体两两各共用两个面形成多面体, 然后氧原子 填充所有正八面体空隙。写出 Cs 与氧气反应生成 B 的化学方程式 。

四、本题包括 2 个小题,共 19 分 21.(11 分)某新型耐火材料 M 由原子序数依次递增的 X、Y、Z 三种短周期元素组成, 其中 X、Z 同主族,M 中 Y、Z 元素的质量分数分别为 58.7%、15.2%,涉及 M 的转化关系如 图所示,已知:气体 J、K 为空气中两种主要成分,化合物 ZX 和 A 互为等电子体,其结构与 金刚石晶体结构相似,化合物 B 具有两性。(部分反应物或生成物未标出)

(1)X、Y、Z 的第一电离能从大到小的顺序为 (用元素符号表示) 。 (2)G 的化学式为 ,A 中所含的化学键类型为 。写出 B 的一种常见用途 。 (3)写出反应②的化学反应方程式 。 (4)写出反应③的离子反应方程式 。 (5)用平均粒度为 5~10μm 的 X、Y、Z 三种单质的混合料,在 Ar 气氛围中控制适宜 的条件(压强为 80~100MPa,温度为 1500~1700℃)下可以直接合成材料 M,但是若温度 过低(如 1106℃左右)则可得到由 ZX 和二元化合物 N 组成的复合耐火材料,该复合耐火材 料中各元素的质量分数与 M 相同,N 中两元素的质量比为 3∶1,写出由 X、Y、Z 三种单质 合成该复合耐火材料的化学方程式 。 22. (8 分)乙酰苯胺是一种常用的解热镇痛药的主要成分。已知:纯乙酰苯胺是无色片 状晶体,熔点 114℃,不溶于冷水,可溶于热水;乙酸酐遇水反应生成乙酸。 实验室可用苯胺跟乙酸酐反应、或苯胺跟冰醋酸加热来制取乙酰苯胺,且苯胺与乙酸酐 的反应速率远大于与冰醋酸反应的速率。反应式为:

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用苯胺与乙酸酐为原料制取和提纯乙酰苯胺的实验步骤如下: ①在装有磁力搅拌子的 100mL 圆底烧瓶中,依次加入 5.0 mL 苯胺(密度 1.04 g/mL) 、20 mL 水,在搅拌下分批次加入 6.0 mL 乙酸酐(密度 1.08 g/mL) ,搅拌 2 小时至反应完全。 ②反应完全后,及时把反应混合物转移到烧杯中,冷却、抽滤、洗涤,得粗产品; ③将粗产品转移至烧杯中,加入适量水配制成 80℃的饱和溶液,再加入过量 20%的水。 稍冷后,加半匙活性炭,搅拌下将溶液煮沸 3~5 min,过滤 I,用少量沸水淋洗烧杯和漏斗中 的固体,合并滤液,冷却结晶,过滤Ⅱ、洗涤、晾干得乙酰苯胺纯品。 (1)若不搅拌会有结块现象,结块将导致的后果是 ; (2) 步骤③中过滤Ⅰ选择 (填 “过滤” 、 “趁热过滤” 或 “抽滤” ) , 该操作是为了除去 ; (3)步骤①中,反应温度过高会导致苯胺挥发,下列操作可以防止反应温度升高过快的 是( ) A. 反应结束时加快搅拌速率 B.搅拌下分批加入 6.0 mL 乙酸酐 C.加装回流冷凝管 D.加 20ml 水 (4)在步骤③中,以下哪些操作不能提高产率____________(填序号) 。 A.配制成饱和溶液后,再加入过量 20%的水; B.过滤Ⅰ时用少量沸水淋洗烧杯和漏斗中的固体,合并滤液; C.加活性炭吸附; D.过滤Ⅱ时的洗涤选用热水代替冷水洗涤固体。 五、本题包括 3 个小题,共 28 分 23. (5 分)硫醇-烯点击反应具有反应过程相对简单、反应过程可控等优点,成为近年来 有机合成的研究热点之一。硫醇-烯点击反应的原理可表示如下: R-SH+CH2=CHR/ R-S-CH2CH2R/。

以下是硫醇-烯点击反应的一个实例的部分资料,请观察图像回答下列问题:

(1)若相对分子质量 X>Y,X 的键线式为_________, Y 的键线式为______________。 (2)Z 的分子式为________________。

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24. (15 分)维拉佐酮是临床上使用广泛的抗抑郁药,其关键中间体合成路线如下:
ClCH2COOC2H5
O O CH2 C OC2H5 CHO

C7H6O2 A



C7H5NO4 B



K2CO3
O2N
CH2CH2Cl



C11H9NO5 C



C11H11NO3 D

HN CH2CH2Cl
O NH N COOC2H5


O

(Boc)2O
Boc N N

COOC2H5

反应⑥

E 已知:
[

(1)反应类型:反应①__________,反应③时反应掉的官能团的名称__________ 。 (2)结构简式:A ___________________ D _____________________ 。

(3)反应②的化学方程式:__________________________________。反应②加入 K2CO3 的作用是______________________。 (4)合成过程中反应③与反应④不能颠倒的理由为_______________________。 (5)反应⑥中(Boc)2O 是由两分子 C5H10O3 脱水形成的酸酐,且(Boc)2O 分子中氢原子化 学环境只有 1 种,写出(Boc)2O 的结构简式__________________________。
O

Boc

N

NH

COOC2H5

(6)如利用铜催化碳-氮偶联反应,



Br

可直

接反应生成 E,若条件控制不当易生成副产物,写出有机副产物的结构简式________。 25.(9 分)某高能炸药 E 可由 B 或 D 用浓硝酸硝化得到,B 和 D 的制备流程如下图 所示,其中 1H 核磁共振谱(H-NMR)中显示 B、E 只有一种化学环境的氢原子,D 有两种化 学环境的氢原子。
OH C O R NH2 C NH 不稳定 R - H2 O C N R

已知:

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注:反应②中 A、HCHO 和 NH3 以 1∶3∶1 计量比反应生成 B。 (1)指出反应⑤的反应类型 ; (2)写出 A、B、D 的结构简式 A ,B ,D (3)反应③中除了生成 E 外,还生成了 N2、CO2 气体,写出该反应方程式 。



六、本题包括 2 个小题,共 14 分 26.(6 分)为了减少煤燃烧产生的二氧化硫的排放,可以采取各种方法,其中一种方法 是使用微生物脱硫技术。煤炭中以 FeS2 形式存在的硫,在有水和空气存在的条件下,用脱硫 微生物起氧化还原作用:在细菌作用下 FeS2 中的硫元素首先被氧化最高价态,然后亚铁离子 继续被氧化成高价铁离子。 (1)请分别写出上述过程总离子反应方程式。 (2)某大型电厂使用的煤炭中含有 FeS2 的质量分数为 1.2%,若每月燃烧该种煤炭 100 万吨,理论上回收硫酸____________吨;硫酸铁______________吨。 27. (8 分) 在一个体积为 1L 的真空密闭容器中加入 0.5molCaCO3, 发生反应: CaCO3(s) CaO(s)+CO2(g),测得二氧化碳的物质的量浓度随温度的变化关系如图所示,图中 A 表示 CO2 的平衡浓度与温度的关系曲线,B 表示不同温度下反应经过相同时间时 CO2 的物质的量浓度 的变化曲线。请按要求回答下列问题:

(1)下列有关说法正确的是( ) A.该反应的△H>0 B.对于可逆反应,若正反应自发进行,则逆反应必不能自发进行
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C.在 T5℃下,压缩容器为 0.5L,则达到平衡后 0.2mol/L<c(CO2) <0.4mol/L D.在 T5℃下,体积不变的容器中,容器内压强不变或者气体的密度不变均表明已经达 到平衡状态 (2)请说明随着温度的升高,曲线 B 向曲线 A 逼近的原因是 。 (3)在 T5℃下,维持温度和容器体积不变,向上述平衡体系中再充入 0.5mol N2,则最 后平衡时容器中的 CaCO3 的质量为 g。 若在 T5℃下维持温度和总压强不变, 充入 0.1mol N2,容器中最后残留的 CaCO3 质量为 g。

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