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2014年辽宁省高中学生化学竞赛试题


2014 年辽宁省高中学生化学竞赛试题
(时间 90 分钟,共 100 分)
H
1.008

? à? ? ?- × ? ?? ??
O B C N F 10.81 12.01 14.01 16.00 19.00 Al Si P S Cl 26.98 28.09 30.97 32.07 35.45 Ge As Se G

a Br 69.72 72.61 74.92 78.96 79.90 In Sn Sb I Te 114.8 118.7 121.8 127.6 126.9 Po At Tl Pb Bi 204.4 207.2 209.0 [210] [210]

Li Be 6.941 9.012 Na Mg 22.99 24.31 K Ca Sc Ti V 39.10 40.08 44.96 47.88 50.94 Sr Rb Y Zr Nb 85.47 87.62 88.91 91.22 92.91 Hf Ta Cs Ba 132.9 137.3 La-Lu 178.5 180.9 Fr Ra [223] [226] Ac-Lr

Cr 52.00 Mo 95.94 W 183.9

Ni Cu Zn Mn Fe Co 54.94 55.85 58.93 58.69 63.55 65.39 Ru Rh Pd Ag Cd Tc 98.91 101.1 102.9 106.4 107.9 112.4 Re Ir Pt Au Hg Os 186.2 190.2 192.2 195.1 197.0 200.6

He 4.003 Ne 20.18 Ar 39.95 Kr 83.80 Xe 131.3 Rn [222]

一、选择题(本题包括 9 小题,每小题 3 分,共 27 分。每小题只有一个选项符合题意。 ) 1.东方航空公司成功进行了由地沟油生产的生物航空燃油的验证飞行。能区别地沟油(加工过 的餐饮废弃油)与矿物油(汽油、煤油、柴油等)的方法是 A.点燃,能燃烧的是矿物油 B.测定沸点,有固定沸点的是矿物油 C.加入水中,浮在水面上的是地沟油 D.加入足量氢氧化钠溶液共热,不分层的是地沟油 2.化学在工业生产和日常生活中有着重要的应用。下列说法正确的是 A.CO2、NO2 和 SO2 都是酸性氧化物,都是大气污染物 B.高温或普通消毒剂均不能杀灭 H7N9 禽流感病毒 C.常温下,浓硫酸、浓硝酸均能使铁发生钝化,均能用铁罐储运 D. “辽宁舰”上用于舰载机降落拦阻索的是一种特种钢缆,属于新型无机非金属材料 3.下列操作,能够实现实验目的的是

等量 NO2

热 水

冷 水

C.分离乙醇和 D. 制取少量纯净的 乙酸乙酯混合 CO2 气体 4.下列关于有机物的说法中,正确的一组是 液 ①淀粉、油脂、蛋白质在一定条件下都能发生水解反应 ②“乙醇汽油”是在汽油里加入适量乙醇而成的一种燃料,它是一种新型化合物 ③除去乙酸乙酯中残留的乙酸,可加入过量饱和碳酸钠溶液,振荡后静置分液
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A .探究温度对 化学平衡的影响

B. 以 NH4Cl 为原料 制备 NH3

④石油的分馏、裂化和煤的干馏都是化学变化 ⑤淀粉遇碘酒能变蓝色,葡萄糖能与新制氢氧化铜悬浊液反应 ⑥汽油、柴油和植物油都是碳氢化合物,完全燃烧只生成 CO2 和 H2O A.①②⑤ B.①③⑤ C.②④⑥ 5.NA 为阿伏加德罗常数,下列各项叙述中正确的是 A.1 mol 苯分子中所含的 C=C 键为 3NA B.0.2 mol H2O2 完全分解转移的电子数为 0.4NA D.③④⑥

C.常温、常压下,16 g O3 和 O2 的混合气体中所含的氧原子数为 NA D.7.8 g Na2O2 所含的阴离子数为 0.2NA 6. 25 ℃时, 对于浓度均为 0.1 mol/L 的三种溶液: ①CH3COOH 溶液、 ②NaOH 溶液、 ③CH3COONa 溶液,下列说法错误的是 A.①和②等体积混合后的溶液中:c(OH )=c(H )+c(CH3COOH) - + + - B.①和③等体积混合后溶液显酸性:c(CH3COO )>c(Na )>c(H )>c(OH ) + - C.②和③等体积混合后溶液中由水电离出的 c(H )<10 7 mol/L - D.由水电离出的 c(OH ):②>③>① 7.X、Y、Z、W、R 属于短周期元素,已知它们都不是稀有气体元素。X 的原子半径最大;Y 元素的原子最外层电子数为 m,次外层电子数为 n;Z 元素的原子 L 层电子数为 m+n,M 层 电子数 m-n; W 元素与 Z 元素同主族; R 元素原子与 Y 元素原子的核外电子数之比为 2∶1。 下列叙述错误的是 A.X 与 Y 形成的两种化合物中阴、阳离子的个数比均为 1∶2 B.Y 的氢化物比 R 的氢化物稳定,Y 的氢化物熔沸点比 R 的氢化物低 C.Z、W、R 最高价氧化物对应水化物的酸性强弱顺序:R>W>Z D.Y 分别与 Z、W、R 以两种元素组成的常见化合物有 5 种 8.有机物 A、B 的分子式均为 C5H12O,两者互为同分异构体。已知 A 能发生消去反应,且能与 B 的氧化产物 C 发生酯化反应生成 D,则 D 的结构可能有(不考虑立体异构) A.24 种 B.25 种 C.28 种 D.32 种 9.向甲、乙、丙三个密闭容器中充入一定量的 A 和 B,发生反应:A(g)+xB(g) 2C(g)。 各容器的反应温度、反应物起始量、反应过程中 C 的浓度随时间变化关系分别如下表和下图 所示: 容器 容积 温度/℃ 反应物 起始量 甲 0.5 L T1 1.5 mol A 0.5 mol B 乙 0.5 L T2 1.5 mol A 0.5 mol B 丙 1.0 L T2 6.0 mol A 2.0 mol B
- +

下列有关推断正确的是 A.10 min 内甲容器中反应的平均速率 v(A)=0.1 mol/(L?min) B.T1<T2,正反应为吸热反应 C.平衡时保持温度不变,缩小容器体积平衡向正反应方向移动 D.T1 ℃时,若起始时甲容器中充入 0.5 mol A、1.5 mol B,平衡时 A 的转化率为 75 %
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二、本题包括 3 小题,共 43 分。 10. (14 分)合成气(CO+H2)是一种重要的化工原料,在化工生产中具有十分广泛的用途。 下图是以天然气为主要原料制备合成气,并用合成气生产甲醇和二甲醚(CH3OCH3)及炼铁 的一种工艺流程:
铁矿石(Fe2O3) 天然气(CH4)

高温尾气 X 还 原 反应室 铁 混合气 CH4+O2





尾气 Y

反应室

合成气 CO+H2 燃烧室

二甲醚

甲醇

(1)在用合成气炼铁的流程中,向燃烧室通入甲烷与氧气的最佳体积配比 V(CH4)∶V(O2)为 ____________________。 (2)尾气 Y 的成分与合成气的配比有关,则合成二甲醚时所发生的反应可能有____________。 (3)在催化反应室中所发生的反应为可逆反应,则____________(填“高压”或“低压” )有利 于合成气的合成。 (4) 以 Cu2O/ZnO 为催化剂, 由合成气合成甲醇可在一定温度和压强下自发进行, 则反应: CO(g) +2H2(g) CH3OH(g)在_______________________条件下一定不能自发进行。 为探究合成甲醇的适宜温度和压强,某同学设计了如下三组实验: 实验编号 ⅰ ⅱ ⅲ n(H2)/n(CO) m1 3 m2 T/℃ 250 T1 350 P/MPa 1 5 P1

则 T1=__________,P1=__________。 (5)已知某能量转换效率为 87.5 %的甲醇燃料电池消耗 16 g CH3OH(g)生成 CO2(g)和 H2O(l) 可产生 334.2 kJ 的电能,则表示 CH3OH(g)燃烧热的热化学方程式为________________。 11.(15 分)铁砂的主要成分是微粒状的磁性氧化铁、石英和石灰石等的混合物。某化学兴趣小 组从铁砂中分离磁性氧化铁,并进行一系列的实验。 (1)该小组同学从铁砂中分离出磁性氧化铁,其最简单有效的方法是____________________。 (2)该小组同学对得到的磁性氧化铁中铁元素的化合价进行实验探究。已知备选试剂有:稀硫 酸、稀硝酸、酸性高锰酸钾溶液、双氧水、硫氰化钾溶液、铁粉,请补充实验步骤并填写相 应实验现象及结论。 实验步骤 ①取少量样品, 用稀硫酸溶解后, 分成 两份
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实验现象及结论

② 向 其 中 一 份 滴 加 _______________ (填写备选试剂名称) ③ 再 向 另 一 份 滴 加 _______________ (填写备选试剂名称) ( 3 )取分离得到的磁性氧化铁与足量的铝粉混合进行铝热反应,写出该反应的化学方程式 ___________________________________________________________________________。 (4)取出上述反应的产物之一,按以下流程进行实验,最后测得该产物的纯度。
足量稀盐酸 试剂 A 试剂 B 反应Ⅲ 操作Ⅰ pH=4 固体 M 废液 操作Ⅱ 红棕色 粉末 N

称取产物

反应Ⅰ

反应Ⅱ

已知几种氢氧化物开始沉淀和沉淀完全时的 pH: Fe(OH)2 开始沉淀的 pH 完全沉淀的 pH 试回答: ①该实验操作Ⅰ的名称是_______________; ②操作Ⅱ中应使用的仪器是_______________; ③反应Ⅲ中控制 pH=4 的目的是__________________________________; ④若称取产物之一的质量为 5.0 g,最终红色粉末质量为 6.5 g,则该产物的纯度是________。 12. (14 分)锂离子电池广泛用作便携式电源,其正极材料是决定锂离子电池可逆容量与循环寿 命的关键因素之一。锂二次电池一般以 LiCoO2、LiFePO4 等为正极材料,以石墨碳为负极材 料,以溶有 LiPF6、LiBF4 等的碳酸二乙酯(DEC)为电解液。充电时,Li+从正极层状氧化物 的晶格间脱出进入有机电解液, 有机电解液中的 Li+则进入负极, 得电子后以原子形式嵌入到 石墨材料的晶格中,即:6C+xLi++xe =LixC6,如图所示:


Fe(OH)3 2.8 4

Al(OH)3 4.2 5

Mg(OH)2 9.6 11

7.5 9.7

(1)充电时,电池的正极上的反应为_______________________________________________。 (2)LiCoO2 可以 Li2CO3 和 Co3O4 为原料,通过 700~850℃高温焙烧制得,该反应的化学方程 式为_______________________________________________________________。 (3)LiFePO4 可以通过(NH4)2Fe(SO4)2、H3PO4 与 LiOH 溶液发生共沉淀反应,再将所得沉淀经 80 ℃真空干燥、高温成型而制得。 ①共沉淀反应的化学方程式为_______________________________________________;
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②共沉淀反应投料时,不能将(NH4)2Fe(SO4)2 和 LiOH 溶液直接混合,其原因是________; (4)在实验室中,可用下列方案从废旧锂离子电池的正极材料中(主要含有 LiCoO2、炭粉及少 量 Al、Fe 等)回收钴和锂。 稀硫酸、SO2 NaOH、空气 废旧电 池正极 材料 溶解 除杂 NaOH 沉淀钴 NaOH、Na2CO3 沉淀锂

pH=5~6 pH=9~10 pH=11~12 Li2CO3 Co(OH)2 废渣 沉淀 ①溶解过程中,通入 SO2 时所发生反应的化学方程式为_________________________; ②除杂过程中,所得沉淀的主要成分是___________________________; (写化学式) ③常温下,已知 Ksp[Co(OH)2]=1.09×10 15,若沉淀钴时 pH=9.5,则溶液中 Co2+是否沉淀 完全?请列式计算说明。_____________________________________________。 三、选做题(本题含《化学与技术》 、 《物质结构与性质》和《有机化学基础》三个模块,每个 模块 15 分。考生只能从三个模块中任选二个模块作答,否则只能以所答的前二个模块计分,


共 30 分。 ) 《化学与技术》模块 13. (15 分)海水占地球总储水量的 97.2%。若把海水淡化和化工生产结合起来,既可以解决淡 水资源缺乏的问题,又可以充分利用海洋资源。 (1)目前,以下“技术”中,可用于“海水淡化”是________(填序号) 。 ① 蒸馏法 ② 膜分离法(电渗析、反渗透) ③ 冷冻法 ④ 离子交换法 (2)工业上从海水中提取的 NaCl 可用来制取纯碱,其简要过程如下:向饱和食盐水中先通入 气体 A, 后通入气体 B, 充分反应后过滤得到晶体 C 和滤液 D, 将晶体 C 灼烧即可制得纯碱。 ① 气体 A 的化学式为 _____________。 ② 滤液 D 主要含有 NH4Cl 和 NaHCO3。工业上采取向滤液 D 中通入 NH3,并加入细小食盐颗 粒的方法,冷却析出不含 NaHCO3 的副产品 NH4Cl 晶体。则通入 NH3 的作用是__________。 (3)氯碱工业是高耗能产业,一种将电解池与燃料电池相组合的新工艺可以节(电)能 30 %以 上。在这种工艺设计中,相关物料的传输与转化关系如图所示,其中的电极未标出,所用的 离子膜都只允许阳离子通过。

①图示中, Y 是______, NaOH 的质量分数 a %与 b %中较大的是__________ (填 “ a” 或 “b” ) 。 ②写出燃料电池 B 中正极上发生的电极反应____________________。 ③这样设计的主要节(电)能之处在于(写出 2 点)______________、______________。
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《物质结构与性质》模块 14.(15 分)前四周期原子序数依次增大的元素 A、B、C、D 中,A、B、C 的基态原子具有相 同的能层和能级,且第一电离能 I1(A)<I1(C)<I1(B),其中基态 B 原子的 2p 轨道处于半充 满状态,BC 2 与 AC2 互为等电子体;D 为ⅠB 族元素。请回答下列问题: + (1)BC 2 的电子式为_________(用元素符号表示),其中有____个 σ 键和____个 π 键。 (2)B 的简单氢化物极易溶于 C 的简单氢化物,其主要原因是_____________________。 (3)化合物 X 由 A、B 两元素组成,硬度超过金刚石,其晶胞结构如图甲所示。则晶体中 B 原 子的杂化轨道类型为__________, X 的晶体类型为_________________,其硬度超过金刚石的 原因是_______________________________________________________。


A



B



(4)基态 D 原子的价层电子排布式为__________。图乙为 D 的晶胞结构示意图,若其原子半径 为 r,则计算其空间利用率的表达式为_______________(用含有 r 的表达式,不要化简)。 《有机化学基础》模块 15. (15 分)卤代烃在醚类溶剂中与 Mg 反应可制得格氏试剂,格氏试剂在有机合成方面用途广 泛。设 R 为烃基,已知:

某有机物 A 有如下转化关系:

试回答下列问题: (1)反应①的反应试剂和实验条件是___________________________________________。 (2)反应②的化学反应方程式为____________________________;反应类型是____________。 (3)G 的结构简式是__________________,G 的最简单的同系物的名称是______________。 (4)I 中所含官能团的名称是______________________________________。 (5)分子式与 I、J 相同,且能发生银镜反应的异构体有________种。写出其中含-CH3 个数最
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多的一种异构体的结构简式______________________________________。

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