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2010年北京市高二学生化学竞赛试卷及答案 2


2010 年北京市高二学生化学竞赛试卷
2010 年 4 月 11 日上午 8:00-10:00 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。开赛后 1 小时内不得离场。时间到,把试 卷纸(背面向上)放在桌面上,立即离场。 ·竞赛答案全部写在试卷指定位置上,使用黑色或蓝色圆珠笔、签字笔、钢笔答题,使用红 色笔或铅笔答题者,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指定位置,写在其他处者按废卷处 理。 ·允许使用非编程计算器及直尺等文具。 ·试卷按密封线封装。 题中可能用到的相对原子质量为:
H 1.008 C 12.01 N 14.01 O 16.00

北 京 10 12 11 8 总分 100

1 16

2 8

3 5

4 5

5 6

6 13

7 11

8 9

9 7

第 1 题 选择题(16 分) (单选或多选,多选题只答一个或对一错一只扣错答案分) (1)下列现象或应用,不能用胶体知识解释的是 A.肾功能衰竭等疾病的血液中毒,可利用血液透析进行治疗 B.可用 FeCl3 溶液对皮肤小划伤进行应急止血 C.氯化铝溶液中加入过量小苏打溶液产生白色沉淀和气体 D.水泥、冶金厂常用高压电除去工厂烟尘,减少对空气污染 (2)下列溶液中各种微粒的物质的量浓度大小顺序正确的是
-1









A.室温下,向 0.01mol·L NH4HSO4 溶液中滴加 NaOH 溶液至中性 + - + - + c(Na )>c(SO42 )>c(NH4 )>c(OH )= c(H ) B.pH 相等的 CH3COONa、NaOH 和 Na2CO3 三种溶液: c(NaOH)<c(CH3COONa)<c(Na2CO3) C.物质的量浓度相等的 CH3COOH 和 CH3COONa 溶液等体积混合: - - + c(CH3COO )+2c(OH )= 2c(H )+c(CH3COOH) -1 - + - D.0.1mol·L 的 NaHA 溶液,其 pH=4: c(HA )>c(H )>c(H2A)>c(A2 ) (3)砷(As)在元素周期表中位于 V A 族,且 As2S3 与 As2O3 均具有还原性,Na2S2 与 Na2O2 均具有氧化性。当 As2S3 与 Na2S2 相互反应时,所得含砷的产物应是: ( ) A.Na3AsS3 B.NaAsS4 C.Na3AsS4 D.Na2AsS4 (4)取五等份 NO2 ,分别加入温度 不同、容积相同的恒容密闭容器中, 发生反应:2NO2(g) N2O4(g),

-1-

?H<0,反应相同时间后,分别测定 体系中 NO2 的体积分数(NO2%) ,并 作随反应温度(T)变化的关系图。 其中与实验结果相符的是:( )
323K

(5)已知:Ni 与 CO 可发生下列反应:Ni(s) + 4CO(g) Ni(CO)4(g), -1 -1 -1 Θ Θ Δ ?H =-161kJ· mol ,Δ ?S =-420JK · mol 。下列说法正确的是 ( ) A.标准状态下 Ni(s)的熵为零 B.温度越高,越有利于上述反应进行 C.473K 时反应可按逆向进行 D.用上述反应,调控温度可用于粗镍的提纯 (6)已知 Ksp(AgCl)=1.8× 10 的 AgNO3,b) 10
-2 -10

,Ksp(Ag2CrO4)=1.9× 10


-12

。现有两种溶液:a)10

-2

mol·L

-1

mol·L

-1

的 NaCl 和 10 2mol·L )

-1

的 K2CrO4 的混合液,按以下两种步骤

进行实验;把少量 a)滴加到 b)中,请回答 A、B 选项哪种说法正确。把少量 b)滴加到 a) 中,请回答 C、D 选项哪种说法正确。( A.形成 AgCl 的沉淀 C.形成 AgCl 的沉淀 第 2 题( 8 分) 曾经有一种固氮的方法: 1100° C 通 N2 和 CaC2 反应得到 CaCN2, CaCN2 和水反应生成 NH3。 这两个反应的方程式为: B.有效分离 Cl 与 CrO42 - - D.有效分离 Cl 与 CrO42
- -

已知第二个过程不是氧化还原反应,请回答 C、N 的氧化态及 CN22 的构型。


请写出 CN22 的 3 种等电子体。


第 3 题( 5 分) 照相时,胶片上部分 AgX 感光,感光胶片经显影、定影能得到有影像的底片。 显影时显影剂发生 反应(填入反应类型,如复分解,中和……) ,定影过程 的主要反应方程式为:

具体操作时,从显影液中取出的胶片经水洗后放入定影液中定影。若未经水洗直接放入 定影液中,定影液不久就会失效(变浑浊,甚至析出沉淀) ,请写出造成定影液失效的反应方 程式。

第 4 题( 5 分) (1) 已知某条件下 H2 + S = H2S 的平衡常数 K = 1/p(H2), 请标明参与平衡各物质的物态:

-2-

(2)CH3COOH 是弱酸,Ka = 1.8 × 10 5。由—CH3 和—H、—C2H5 对—COOH 的影响可 - - 知 Ka(HCOOH) 1.8 × 10 5 ,Ka(C2H5COOH) 1.8 × 10 5 ( 填入 >、 < 或 ?) ,若 - CH3COOH 中 H 被 Cl 取代得到 CH2ClCOOH,它的 Ka 1.8 × 10 5。


(3)若 NH3+为平面正三角构型,N 原子以 sp2 杂化轨道和 H 成键。N 原子上还有无其他 电子(除 1s2 外)?若有,应该在什么位置?

第 5 题( 6 分) 蛋白质由氨基酸 RNH2CHCOOH(R 为 H、CH3、C2H5)构成,分析蛋白质的一种方法是: 一定质量的样品和浓硫酸发生硝化反应,生成(NH4)2SO4、CO2 和 SO2,请写出反应方程式:

经验数据表明蛋白质中氮的质量分数为 16%。违法分子为提高牛奶中的蛋白质含量(一 般 100mL 中含 3g 蛋白质) ,牟取暴利,加入三聚氰胺 (H2NCN)3。问加入 1.0g 三聚氰胺(从 含氮量角度考虑)相当于多少克蛋白质(保留两位有效数字) 。

第 6 题( 13 分) 铜有如下的标准电极电势(Eθ/V)图:

Cu

0.153V

Cu+

0.521V

Cu;Cu(NH3)42+

0.007V

Cu(NH3)2+

0.121V

Cu

且 Cu(NH3)42+的累积稳定常数为 2.1×1013。则: (1)Cu(NH3)2+的累积稳定常数(填 >、< 或 =) 2.1×1013; (2)无色的[Cu(NH3)2]2SO4、NH3 混合溶液常用于气体中的氧含量分析。 a)混合液与氧气发生反应的离子方程式为:

b)混合液怕酸的原因是(用离子方程式表示)

c) 为保存混合液不因密封性不好而变色,会在其中放一些铜屑,此做法的理由是:

( 3 ) 对 于 Cu(NH3)42+ , 中 心 形 成 体 采 用 的 杂 化 轨 道 是

,其显色的原因

-3-

是 或否)

,它的溶液在外磁场中能否增重

。 (填能

(4)向[Cu(NH3)2]2SO4 溶液中加入过量的 KI 硫酸溶液,则发生反应的化学方程式为:

第 7 题( 11 分) .水是人们生活中必不可少的物质, 0° C 结成冰。 其中一种为六方晶系的晶体, 晶胞参数 a = 452 pm,c = 737 pm,晶胞内有 4 个水,氧原子分数坐标分别为 0,0,0;0,0,3/8;2/3,1/3, 1/2;2/3,1/3,7/8。请回答下列问题: (1) 水分子式为 H2O,根据价电子对互斥理论,推测一下水的构型:

(2) 用价键法说明水中氢氧键的成键情况:

(3) 已知 H2O 的两个 O-H 键的夹角为 104.5° ,请推测 O-H 键与孤对电子及孤对电子间 的夹角:

(4) 计算氢键 O-H…O 键长:

(5) 冰的点阵型式是什么,其结构基元包含哪些内容:

第 8 题(9 分)有 MnS,FeS,CdI2 三种晶体,请回答下列问题。 (1)各属什么类型晶体???????????????????????????????????????????????? (2)金属离子的配位数???????????????????????????????????????????????? (3)金属原子的价电子结构???????????????????????????????????????????? (4)各晶体中的金属原子自旋平行(未配对)电子数 Ns Ns =2 价轨道数(O)–价电子数(i) –成键获得电子数(V) 即: Nx=2O– i– V

-4-

(5)根据如下自旋磁矩公式计算各晶体的磁矩 ? , ? =[Ns(Ns+2)]1/2B (B,玻尔磁子)。并与 实验值比较(MnS,FeS,CdI2 的磁矩分别为 5.61B,5.24B,0),说明为什麽?

第 9 题(7 分)2-乙基 1,3-己二醇也称驱蚊醇,其合成路线之一如下:
(2) HC CH (1) (7) OH (10) OMgCl OH (11) Cl (8) OH (12) (3) OH (9) B O (13) (4) OH (5) Cl (6) MgCl A

A + B

Br

OH

(14)

(15) OH Br 驱蚊醇

OH OH

请给出(1)—(15)每步反应的反应条件。 (每个答案 0.5 分,其中答案(3) 、 (13) 、 (15) 三个答案共 1 分,每错 1 个扣 0.5 分,最多不扣过 1 分)

第 10 题(12 分) 某化学爱好者在实验室中进行了一次有趣的反应过程: 由 A 经一系列反应又回到了 A。 请 你给出 A—H 的结构简式。

-5-

A+

CH CH

B

KMnO4 H+

HOOC O

COOH C
H+

150 C

CH3CH2COOH + CO2 O O COOC2H5
(1)NaOR ( 2) Cl

COOH

COOC2H5

(i)OH H2O (ii) H+

D

150 C

E

H2 Ni

F

H2SO4

G

Cl2 500 C

H

NaOH ROH

A

第 11 题(8 分) 酒后驾车已成为交通事故频发的原因,我国在交通法上规定, 以血液中酒精含量超过 0.050 3 ﹪为醉酒.呼气测醉分析方法为:在 20℃时取 50 厘米 某饮酒司机的呼气样品立即鼓泡通过酸 - 性重铬酸盐溶液。由于乙醇的还原作用(被氧化成乙酸)产生了 3.3× 10 5mol Cr(Ⅲ),重铬酸 盐的消耗可用分光光度法测定。已知在 36.9℃时,含有 0.45%乙醇的血液上面的乙醇的分压为 1.00× 104Pa。 (1) 请写出测醉分析原理的化学反应方程式 (2) 请判断该司机是否属于醉酒驾车?

-6-



稿



2010 年北京市高中学生化学竞赛(高二年级) 试卷答案(共 100 分)
第 1 题(共 16 分) (单选或多选,每答案 2 分。多选题只答一个或对一错一只扣错答案分) 1. C 2. A & C 3. C 4. B 5. C & D 6. A 第 2 题(共 8 分) CaC2 + N2 = CaCN2 + C (1 分) CaCN2 + 3H2O = CaCO3 + 2NH3 (1 分) 2- C 的氧化态为+4,N 的氧化态是-3;CN2 是线型离子。 (3 分) - CO2,N2O,SCN 写出其他等电子体,只要正确即可得分 第 3 题(共 5 分) 氧化 AgX + 2 S2O32? = Ag(S2O3)23? + X? S2O32? + 2 H+ = S + H2SO3 第 4 题(共 5 分) (1)H2 (g) + S(s) = H2S(s) (1.5 分) (2)> 、 ? 、 > (1.5 分) 2 (3)有一个电子,处于和 sp 平面垂直的 p 轨道。 (2 分) 第 5 题(共 6 分) 2 NH2CH2CH2COOH + 13 H2SO4 ? (NH4)2SO4 + 6 CO2 + 12 SO2+ 16H2O (3 分) 三聚氰胺相对分子质量为 126,含 N 量为 84,质量分数为 0.67,即 1.0g 三聚氰胺含 0.67g(N) 而 1.0g 蛋白质含 0.16g(N) ,则 0.67g(N)相当于:1.0 × 0.67 / 0.16 = 4.2g(蛋白质) (3 分) 第 6 题(共 13 分) (1) < (2)a)4Cu(NH3)2+ + O2 + 2H2O + 8NH3 = 4Cu(NH3)42+ + 4OH? b)2Cu(NH3)2+ + 4H+ = Cu2+ + Cu + 4NH4+ (1 分) (4 分) (1 分) (2 分) (2 分)

(3 分)

-7-

c)如万一密封性不好,体系中进入少量空气,会发生部分 Cu(NH3)2+氧化成 Cu(NH3)42+ 的反应,加入铜屑,Cu 可把 Cu(NH3)42+ 还原成 Cu(NH3)2+。 即:Cu(NH3)42+ + Cu = 2 Cu(NH3)4+ (3 分) 2 9 (3)dsp , 二价铜的电子构型是 3d ,可以 d-d 跃迁, 能 (3 分) (4)2[Cu(NH3)]4SO4 + 5KI + 4H2SO4 = 2CuI↓+ KI3 + 2K2SO4 + 4(NH4)2SO4 (2 分) 第 7 题(共 11 分) (1) 如未标孤对电子,只画 键角需标出小于 109.5° (2 分) H H 同样得分 (2)O 以 sp3 不等性杂化轨道与 H 的 1s 结合生成 O-H 键 (2 分) (3)设:O-H 键含氧 2s 成分为 α1,孤对电子中含氧 2s 成分为 α2,O-H 键与孤对电子的夹 角为 β1,孤对电子间的夹角为 β2:cos104.5°= – α1/(1– α1) α1 = 0.2 α2 = (1/2)(1-2α1) = 0.3 cosβ1 = – √α1α2/[(1– α1) (1– α2)] = 109° 6’ = 109.1° cosβ2 = – α2/(1– α2) = 115° 23’ = 115.4° (3 分) (4)lO-H…O = 0.375 × 737 = 276.4 pm (2 分) (5)冰点阵型式 hp,结构基元 4 个 H2O (2 分)

O

第 8 题(共 9 分) (1)ZnS 型;NiAs 型;CdI2 型 (1.5 分) (2)4;6;6 (1.5 分) 5 2 6 2 10 2 (3)3d 4s ; 3d 4s ;4d 5s (1.5 分) (4)18– 7– 6=5; 18– 8– 6=4; 18– 12– 6=0 ) (1.5 分) (5)计算值分别为 5.92B; 4.90B; 0B。 理论计算值未考虑轨道磁矩等因素,所以与实验值有一定的误差

(3 分)

第 9 题(共 7 分) (每个答案 0.5 分,其中答案(3) 、 (13) 、 (15)三个答案共 1 分,每错 1 个扣 0.5 分,最多不扣过 1 分) (1)NH4Cl-Cu2Cl2 (2)HCl (3)NaOH-H2O (4)H2-Ni (5)HCl-ZnCl2 或 PCl3、PCl5 (6)Mg-无水乙醚(回流)有无回流不扣分 (7)H2O-H+ (8)H2-Ni (9)O2-Cu + (10)H2O-H (11)H2SO4(浓) ,? (12)NBS,h? (13)NaOH-H2O (14)HBr(g)-H2O2 (15)NaOH-H2O 第 10 题(共 12 分)
O A. B. C. CH3CH2OH D. COOH

O E. (每个答案1.5分) F.

OH G. H.

Cl

-8-

第 11 题(共 8 分) (1)反应方程式: 2Cr2O72? +3C2H5OH +16H+ → 4Cr3+ + 3CH3COOH +11H2O (2 分) - (2) 50cm3 呼气样品中含有 C2H5OH 物质的量为 n =(3/4)× 3.3 × 10 5mol 血液上乙醇的分压为 pE = nRT/V = 1205 Pa - 根据亨利定律: pE= kH cE , 1.00 × 10 4 = kH × 0.45% (2 分) 据已知条件可求得 kH ,

1.00 104 kH= 0.0045

= 2.22 106

不写量纲不扣分 (2 分)

再根据所求的 pE 计算血液中之 cE - cE = pE / kH = 1205/2.22× 10 6 = 0.051% >0.050%属醉酒驾车。(2 分)

-9-


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