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【白猫杯】2005年上海市“白猫杯”青少年应用化学与技能竞赛(高中组)初赛试卷及答案


2005 年上海市“白猫杯”青少年应用化学与技能竞赛(初赛)
高中组试卷
编号 区(县) 学校
题号 得分 一

年级


姓名
总分

考试须知: 1. 答题时间为 90 分钟。迟到超过 10 分钟者不得进场。45 分内不得离场。时间到,把试卷(背面向上) 放在桌面上

,立即离场。 2. 试题答案全部写在试卷上,应使用黑色或蓝色的圆珠笔、签字笔或钢笔答题,用红色笔或铅笔所作的 答案一概作废无效。 3. 姓名、准考证号和所属区(县)、学校必须填写在试卷纸上方指定位置,写在他处者按废卷处理。 4. 允许使用非编程计算器及直尺等文具。 5. 本试卷共 7 页,满分为 100 分。 6. 答题须用的相对原子质量请从下表中查找。
H 1.008 Li 6.941 Na 22.99 K 39.10 Rb 85.47 Cs 132.9 Fr [223] Be 9.012 Mg 24.31 Ca 40.08 Sr 87.62 Ba 137.3 Ra [226] B 10.81 Al 26.98 Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn Ga 44.96 47.88 50.94 52.00 54.94 55.85 58.93 58.69 63.55 65.39 69.72 Y Zr Nb Mo Tc Ru Rh Pd Ag Cd In 88.91 91.22 92.91 95.94 [98] 101.1 102.9 106.4 107.9 112.4 114.8 Hf Ta W Re Os Ir Pt Au Hg Tl La-Lu 178.5 180.9 183.8 186.2 190.2 192.2 195.1 197.0 200.6 204.4 Ac-Lr C 12.01 Si 28.09 Ge 72.61 Sn 118.7 Pb 207.2 N 14.01 P 30.97 As 74.92 Sb 121.8 Bi 209.0 O 16.00 S 32.07 Se 78.96 Te 127.6 Po [210] F 19.00 Cl 35.45 Br 79.90 I 126.9 At [210] He 4.003 Ne 20.18 Ar 39.95 Kr 83.80 Xe 131.3 Rn [222]

一、 填充题(在空格内填上正确答案,共 53 分) 1. “白猫牌”漂水消毒液在日常生活中已日渐被广泛使用。该消毒液呈无色,pH 大于 7,且对某些有色物 质有漂白作用。试推测它的有效成分是___________________。 2.过去在市场上销售的含磷酸盐的洗衣粉如今几乎已全部被环保型无磷洗衣粉所取代,后者用一种不会 引起环境污染的物质代替磷酸盐,该替代品是________________。 3.大气中所含氮氧化物的主要成分是 。测定大气中氮氧化物的方法通常是:首先用溶液将其

吸收、氧化,然后用有机试剂使其发色,经过发色的溶液用分光光度计测定其消光度,最后根据消光度确 定其含量。 这种测定氮氧化物的方法称为________法, 为使氮氧化物氧化, 常用的氧化剂是 。 4.埋藏在地下的矿石,经长年累月与环境之间的作用,其成分会发生很大的变化。例如金属的硫化物矿 在流经其表面的溪水的作用下,会逐渐转化成水化的氧化物矿。以黄铁矿为例,当溪水流过其表面时,在 + - 含氧溪水的作用下,先发生部分氧化、溶解,使溪水变成酸性,并含有一定浓度的 Fe2 离子和 SO42 离子。 当这些离子的浓度逐渐增大时,可与含氧溪水进一步发生氧化作用,转化成不溶的 [FeO(OH)] (即
-11

Fe2O3·H2O)而沉淀在小溪的底部,这就是针铁矿。而溪水的酸性也随之增大。这样,溪水下面的黄铁矿 在经历若干年代之后,就变成了针铁矿。试填写: - (1)黄铁矿在含氧溪水作用下被氧化、溶解,形成含 Fe2+离子和 SO42 离子的溪水的离子方程式为: _______________________________________________________; (2)含 Fe2+离子的溪水进一步氧化,形成针铁矿的反应的离子方程式为:


(3) 如果黄铁矿全部转化为 FeO(OH) 和 H , 那么要使溪水的 pH 降到 4.0 (假设溪水原始的 pH 值为 7.0) , 每升溪水需消耗 FeS2 的物质的量为 mol。
5.为了消除民众中的碘缺乏病,国家卫生部曾于上世纪后期作出“商品食盐中必须加碘”的规定。当时允
+

许加入食盐的碘质是碘化钾和碘酸钾(现在碘化钾已经不用) 。 (1) 某人因缺乏化学知识,把两个不同厂家生产的加碘食盐混放在一起。有一 天烹调一个菜肴时,他同时使用了食盐、醋、糖等调味佐料,结果发现锅中竟然冒出了紫红色蒸气!出于 情急,他立即熄灭了炉火,并将所烧的菜肴倒掉。问: ①此人看到的紫红色蒸气是 ( 填 化 学 式 ), 产 生 此 现 象 的 原 因 是

__________________________________(用离子方程式表示) 。②所烧的菜肴有必要倒掉吗? ______(填 “有”或“无” )理由是 ________________________________________。 (2)两种加碘食盐(一种是加碘酸钾的,另一种是加碘化钾的),你能在不加任何试剂的前提下加以识别 吗?其识别的方法和原理是_______________________________ _______________________________,化学方程式是____________________________。 6.将一架托盘天平调节到平衡状态。取两只等质量的烧杯分别放置在该天平的两个秤盘上,再往两烧杯 中各注入 60 mL 5 mol / L 盐酸。然后再向左盘烧杯中加入 a g CaCO3 粉末,右盘烧杯中则加入 x g NaHCO3 粉末。为使两烧杯中的物质充分反应后,天平仍能保持平衡,则: ① 当 a ≤ 15 时,x 值应为____________________( 用含 a 的式子表示,下同 ) ; ② 当 15 < a ≤ 18.6 时,x 值应为_________________________; ③ 当 a > 18.6 时,x 值应为____________________________。 7.有两个实验小组的同学为探究过氧化钠与二氧化硫反应的产物,做了相同的实验 他们都使用右图所示的装置,先通入 SO2 气体,然后将带余烬的木条插入 试管 C 中。结果发现木条能复燃。在解释此实验现象时,两小组的同学发 生了争论: (1) 第 1 小组同学认为 Na2O2 与 SO2 反应生成了 Na2SO3 和 O2 , 他 们 认 为 该 反 应 的 化 学 方 程 式 是: ; (2) 第 2 小组同学认为 Na2O2 与 SO2 反应除了生成 Na2SO3 和 O2 外,还有 Na2SO4 生成,因为 O2 可将 Na2SO3 氧化为 Na2SO4。 为了明辨是非,他们决定通过实验去弄清事实真相。于是他们设计了如下方案: 将反应后 B 中 的固体溶于水
2溶液 ?BaCl ?? ??

。③从上述事实中我们可获得的教训是

白色沉淀

?稀硝酸 ? ??

观察白色沉淀是否完全 溶解,然后作出相应的 结论 ;

该方案的设计是否合理?____(填“是”或“否” ) ,请说出两点理由:①___________ ②_______________________________________。 (3) 经指导老师向他们指出该方案的不合理处后,他们对方案作了两点修改:①继续 通入 SO2 直到 Na2O2 完全反应为止; ②稀硝酸改用稀盐酸。
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在他们一致同意这个新方案后,就做起了实验。实验带来的却是他们事先没有想 到的结果:白色沉淀中加入盐酸后,既没有气体生成,沉淀也不溶解。这表明 Na2O2 与 SO2 的反应, ___________________________________________ 。 试 写 出 该 反 应 的 化 学 方 程 式 : ___________________________________________________ 。 从 以 上 事 实 中 , 我 们 可 以 获 取 什 么 教 训?_____________________________________________ ___________________________________________________________________________________________ ___________________________________________。 8.右图反映了 A ~ K 以及 X、Y 等 13 种物质之间的相互转化关系。 其中,A 是一种大量存在于生物体内的无色液体,G 是极易溶于水的 碱性气体,Y 是胃酸中的主要成分,K 是不溶于稀硝酸的白色沉淀, 反应⑤是工业上生产 X 的主要反应之一。请根据以上线索填写: (1)下列物质的化学式: A ,E______________, F______________,Y______________。 (2)反应⑤的化学方程式为 : ____________________________________。 ( 3 )已知 B 有元素质量分数不同的两种物质。若 B 中 F 的质量分数为 71.97% ,则它的化学式为 ______________;若 B 中 F 的质量分数为 95.85%, 则其化学式为______________。写出两种 B 发生的反 应②的化学方程式: 〈1〉_______________________________; 〈2〉_________________________________。 9、某化学反应 : “2 A B + D”在四种不同条件下进行,但 B、D 的起始浓度均为零。现将反应物

A 的浓度(mol / L)随反应时间(min)的变化情况记录如下表:

根据上述数据,完成下列填空: (1)在实验 1 中,反应在 10 ~ 20 分时段内的平均速率(vA)为

mol / ( L· min )。

(2)在实验 2 中,A 的初始浓度 C2 = mol / L,反应经______分钟后达到平衡状态,由此可推测实 验 2 中所隐含的条件是 。 (3) 设实验 3 的反应速率为 v3, 实验 1 的反应速率为 v1, 则在 10 分 ~ 30 分时段内 v1_______v3 ( 填 “>” 、 “=”或“<” ,下同 ) ,且 C3 1.0 mol / L。 ( 4 ) 比 较 实 验 4 和 实 验 1 , 可 推 测 该 反 应 是 ______ 反 应 ( 填 “ 吸 热 ” 或 “ 放 热 ” ) 。依据是 __________________________________________________________________。 - - 10. 氰化物是世界上最毒的物质之一,对 CN 敏感的人们甚至只要摄入 0.001g 即可致命。因此含 CN 离 - 子的废水必须进行严格的处理后才得排放。处理 CN 的常用方法是氯氧化法。氯气在碱性条件下可以将 氰化物氧化成氰酸盐(其毒性仅为氰化物的千分之一) ,如果氯气过量,还可将氰酸盐进一步氧化为完全 无毒的氮气。 - (1) 如果将 CN 离子处理到氰酸盐,发生如下反应: KCN + 2 KOH + Cl2 → KOCN + 2 KCl + H2O;在 该反应中被氧化的元素是 。 (2) 若通入过量的氯气,将氰酸盐进一步氧化为无毒的氮气。试配平该反应的化学方程式, 并标出电子 转移方向和数目:
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KOCN + KOH + Cl2 → CO2 + N2 + KCl + (3) 某化工厂每天要处理2 m3含KCN 850 mg / L的废水。 - ① 若将CN 离子转化到KOCN, 每天要消耗液氯___________g; - ② 若将CN 离子氧化为无毒物质,则每天至少需液氯 11.在一定条件下,可实现如下图所示的物质间的变化。 H2O 明矾 KOH 溶液 溶液 A 沉淀 _Δ_ ____ B __电解_ F 溶液 C 孔雀石 △ G H2O

H2O

kg。

E

D

填空回答下列问题: (1) 写出以下各字母所代表化学物质的化学式:F________;C________; B________。 (2) 明矾与过量 NaOH 溶液反应的离子方程式是:__________________________。 (3) 图中 G 和 D 在常温下都是固体,两者的混合物在引燃后可发生反应,写出该反应的化学方程式: ____________________________________。 (4) 流程图中每生成 a mol D,同时必生成___________mol E 二、 简答题(共 47 分) 1. 某同学为了锻炼、提高自己的科学工作能力,与一个科研单位协作做一个课题。他承担的任务是用萃 取法分离 Zr 和 Hf 两种化学性质十分相似的元素。其具体的工作是摸索用磷酸三丁酯萃取混合溶液分 离 ZrO2+、HfO2+ 两种离子的最佳条件。当他把所有的试剂、用品准备齐全并急于进行实验时,一时却 找不到做萃取、分液需用的仪器———分液漏斗。他正在为此而焦急!现请你用下列实验室中常见的 仪器和用品,帮他设计组装一个分液器,以解除他的燃眉之急。画出你设计的分液器的装配图,并说 明如何使用。

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2.在一本化学实验的书籍中看到一段关于“硝酸的实验室制法”的记载: 『在曲颈甑里加入 30 g 硝酸钾和 25 mL 75%的硫酸(密度 1.67g / cm3) ,小心加热。在烧瓶中收集到 的液体即为硝酸。实验装置如下图:

』 请回答以上实验的有关问题: (1)作者建议实验中用 30 g 硝酸钾和 25 mL 75 %的硫酸,两者的用量是否匹配合理?为什么? (2)作者选用曲颈甑而不用烧瓶做这个实验,有什么好处? (3)作者对“小心加热”这四个字既用了黑体,又加了粗底线。你认为,他向你传达了哪些重要信息? 作者为何如此重视这些信息? (4)文献记载: “硝酸是无色的” ,但本实验中得到的硝酸却总是带一点浅黄色,这是什么原因?用什么 方法可将此浅黄色除掉。 (5)本实验还存在什么问题?如何解决?

3.在一次化学实验课上,老师布置做以下实验:用漂白粉和浓盐酸反应制备氯气,再以此氯气制备氯水 并验证干燥的氯气有、无漂白性。实验报告要求回答以下问题: (1)整套实验装置按其作用区分,应包括几个部分?分别写出每一部分的名称。 (2)根据反应物的状态和反应条件,应选择何种气体发生装置?如果发生装置中不用浓盐酸而改用浓硫 酸,是否能制得氯气?写出制备反应的离子方程式。
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(3)制得的氯气中含有哪些杂质?怎样才能得到纯净干燥的氯气? (4)从氯气在水中的溶解度考虑,应选择怎样的氯气溶解装置?尾气应怎样吸收?画出这一部分的装置 图,并在图中标明所用试剂的名称。

4.将 100 mL 8 mol / L 硫酸加入到 12.6 g 无水亚硫酸钠固体中以制取 SO2 气体。若反应停止后,溶液中剩 余的含+4 价硫元素的各种物质的总浓度为 0.2 mol / L,又假定溶液总体积不变,并忽略容器及导管中的气 体体积,求: (1)溶液中硫元素的质量。 (2)收集到 SO2 气体多少毫升(STP)? (3)上述制备反应中,Na2SO3 的转化率是多少?

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2005 年上海市“白猫杯”青少年应用化学与技能竞赛(初赛)参考答案
一、填充题 [ 每一空格均为 1 分( 若有例外另行标明 ),共 53 分 ] 1.(本题共 1 分) 饱和了 Cl2 的 NaClO 溶液(若答“NaClO”也给分) 2.(本题共 1 分) Na2O ?2 SiO2 ?Al2O3 ? nH2O 3.(本题共 3 分) NO(或“一氧化氮” ) ,比色法,三氧化铬(CrO3) 4.(本题共 3 分)(1)2 FeS2 + 7 O2 + 2H2O → 2 Fe 2+ + 4 SO42 + 4 H +


(2)4 Fe 2+ + O2 + 6 H2O → 4 FeO (OH)↓+ 8 H + (3)2.5×10
-5 - - - +

5.(本题共 7 分)(1)① I2; IO3 + 5 I + 6 CH3COOH → 3 I2 + 6 CH3COO + 3 H2O(醋酸若写成“H ” , 不给分) ;② 无; 因微量的 I2 无毒;③ KI 和 KIO3 不能混合存放,否则可能导致“I”的流失。 (2) 只要将两种加碘盐暴露在空气中一段时间就可加以识别;在空气中水蒸气和阳光的作用下,KI 会被 空气中 O2 缓慢氧化而产生 I2 , 将固体染成棕色。 而 KIO3 在空气中无变化 (1 分) ; 4 KI + O2 + 2 H2 O → 2 I2 + 4 KOH(1 分) 6.(本题共 3 分) ① x = 1.176 阿 ② x = 2.1 a - 13.86 ③ x = a + 6.6 7.(本题共 7 分)(1)2 Na2O2 + 2 SO2 → 2 Na2SO3 + O2 (2)不合理;①稀硝酸能将亚硫酸钡氧化为硫酸钡;②如果反应后的固体中还有 Na2O2 残留,它溶于水后也能将亚硫酸根氧化成硫酸根。这两种情况都会造成白色沉淀不溶解。 (3)根本不生成 Na2SO3 和 O2 这两种物质;Na2O2 + SO2 → Na2SO4;书写化学方程式必须以实验事 实为依据。不可随意地书写反应产物;也不可模仿其他反应的化学方程式书写反应产物(例如模仿“CO2 + Na2O → Na2CO3 + O2” ,书写出以下的错误化学方程式: “SO2 + Na2O2 → Na2SO3 + O2” ) 。 8.(本题共 9 分)(1)H2O , N2 ,Ag , HCl ; (2)4NH3+5O2 〈1〉2 AgN3 → 2 Ag + 3 N2 A 的平衡浓度减小, 表明平衡向右移动。 10.(本题共 5 分)(1)碳(或 C) ; (2) 平 1 分,标出电子数与方向 1 分) (3) ① 1860;② 4.65。 (注意:配
- -

4NO+6H2O

(3)AgN3,Ag3N; 〈2〉2 Ag3N → 6 Ag + N2 ; (3)<;>; (4)吸热;温度升高后,

9.(本题共 8 分)(1)0.013 ; (2)1.0 ;20 ;有催化剂存在

? AlO2 + 2 H2O 11.(本题共 6 分)(1)CO2 ;KHCO3;Al2O3' (2)Al3+ + 4OH ??
(3) 3CuO + 2Al
高温 ??? ? 3Cu +Al2O3 (4)3 a / 2。

二、简答题(共 47 分) 1.(本题共 7 分)分液器设计图(仪器搭配正确 3 分,绘图质量 1 分,共 4 分)

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将搅拌均匀的混合液体倒入漏斗, 静置分层。 (1 分) 待液体清晰分层后, 用手指挤捏乳胶管中的玻璃珠, 使下层的液体从乳胶管流入烧杯, (1 分)上层的液体则由漏斗的上端倒出。 (1 分) 2.(本题共 17 分)(1)合理。 (1 分) 根据制备反应的化学方程式: KNO3 + H2SO4 → H NO3 + KHSO4 通过计算可知,30g 硝酸钾完全反应需要 75 %的硫酸约 23.2 mL。 (1 分)现在取 25 mL,表明硫酸略过量。 此过量是必要的,目的是确保硝酸钾完全反应。 (1 分) (2)曲颈甑既是反应容器, (1 分)又由于其出口的瓶颈又细又长,可以直接插入到接受容器的口中,因 而又具有导气管的作用。 (1 分)因此选用了曲颈甑,就可以避免使用橡皮塞、橡皮管等连接件(1 分) , 使制得的硝酸更纯净, (1 分)而且绝无漏气之虞。 (1 分) (3) 作者在告诫我们:注意控制温度,加热不宜过猛! (1 分)因为硝酸的热稳定性 差,受热容易分解。 (1 分)这不仅导致产物损失,而且分解生成的气体又污染了空气。 (1 分) (4) 产物呈黄色是由于浓硝酸中溶有少量自身分解产生的二氧化氮所致。 (1 分)可 以略加稀释,二氧化氮自然会转化为硝酸。 (1 分) (5) 实验存在的问题是没有采取措施,防止氮氧化物的外泄。 (1 分)氮氧化物有毒,而在这个实验中要 做到氮氧化物绝对不外泄是不可能的。解决方法:① 控制反应温度,最好不要超过 100℃; (1 分) ② 要 做到均匀加热。局部过热会导致过热区域的 HNO3 大量分解而外泄。为避免局部过热,可采用水浴加热。 (1 分) ③ 实验放在通风橱内进行。 (1 分) 3.(本题共 15 分)(1)应包括五部分:①气体发生装置; (1 分) ② 气体净 化 装置; (1 分)③验证有、无漂白性的装置; (1 分)④制备氯水的 装置; (1 分) ⑤尾气吸收装置。 (1 分) (2)应选择需加热的、固—液反应的制气装置。 (1 分)能制得氯 气; (1 分) - - - - 因漂白粉中既含有 ClO , 又含有 Cl (1 分) ; ClO + Cl + 2 H + → Cl2 + H2O (1 分) (3)制得的氯气中含有 HCl 气体(1 分)和水蒸气(1 分) ;先通过装有饱和食盐水的洗气瓶除去 HCl, (1 分)再通过装有浓硫酸的洗气瓶除水。 (1 分) (4)制备氯水的装置和尾气吸收装置如右图:(两个装置各 1 分,共 2 分) 4.(本题共 8 分)(1) m (S) = (1 分) =26.2g (1 分) (2)V (SO2) = [(12.6 g÷126 g / mol )-(0.2 mol / L × 0.1 L) ](1 分)× 22.4 L / mol (1 分)= 0.08 mol × 22.4 L / mol =1.792 L = 1792 mL (1 分) (3)α =( 0.08 ÷ 0.1) × 100 % = 80 %(1 分) [(0.2 mol / L × 0.1 L) (1 分)+ ( 0.1 L × 8 mol / L)(1 分)]×32 g / mol

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