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2011化学竞赛题


2011 年辽宁省高中学生化学竞赛试题
(时间 120 分钟,满分 150)
题 号 分 数
H 1.008 Li 6.941 Na 22.99 K 39.10 Rb 85.47 Cs 132.9 Fr [223] He 4.003 Ne 20.18 Ar 39.95 Kr 83.80 Xe 131.3 Rn [222]

r />




总分

相对原子质量
Be 9.012 Mg 24.31 Ca 40.08 Sr 87.62 Ba 137.3 Ra [226] B 10.81 Al 26.98 Ga 69.72 In 114.8 Tl 204.4 C 12.01 Si 28.09 Ge 72.64 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 32.06 Se 78.96 Te 127.6 Po [209] F 19.00 Cl 35.45 Br 79.90 I 126.9 At [210]

Sc 44.96 Y 88.91 La- Lu Ac- Lr

Ti 47.87 Zr 91.22 Hf 178.5 Rf [261]

V 50.94 Nb 92.91 Ta 180.9 Db [262]

Cr 52.00 Mo 95.94 W 183.8 Sg [266]

Mn 54.94 Tc [98] Re 186.2 Bh [264]

Fe 55.85 Ru 101.1 Os 190.2 Hs [277]

Co 58.93 Rh 102.9 Ir 192.2 Mt [268]

Ni 58.69 Pd 106.4 Pt 195.1 Ds [281]

Cu 63.55 Ag 107.9 Au 197.0 Rg [272]

Zn 65.41 Cd 112.4 Hg 200.6 Uub [285]

· · · · · ·

得分

评卷人

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.日本大地震导致福岛核电站受损,核电站附近检测到放射性原子 131I。关于 131I 原子和 127I 原子的叙述错误的是 ( ) ①它们互称为同位素 ②它们的化学性质差异很大 ③它们相差 4 个质子 ④它们的电子数相同 ⑤它们单质的相对分子质量相差 4 ⑥它们在周期表中的位置相同 A.①②⑤ B.②③⑤ C.③④⑥ D.①④⑥ 2.下列有关天然物质的水解叙述不正确的是 A.蛋白质水解的最终产物均为氨基酸 B.可用碘水检验淀粉是否水解完全 C.变质的油脂有难闻的气味,是由于油脂发生了水解反应 D.纤维素水解和淀粉水解得到的最终产物相同 ( )

3.2011 年 4 月 18 日沈阳和平区查获“毒豆芽”,其中填加一种动物用药恩诺沙星,其分子结构 如图所示,下列有关恩诺沙星说法不正确的是 ( ) A.本品不溶于水,微溶于甲醇,可溶于酸和碱 B.分子式为 C19H22FN3O3 C.该物质能发生酯化、加成、氧化、硝化、水解反应 D.该物质的一氯代物共有 9 种
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4.NA 表示阿佛加德罗常数,下列说法正确的是 ( ) A.常温常压下,0.1molC8H18 所含有的共价键数目为 2.5NA B.0.1mol 过氧化钠固体中含有的阴离子数为 0.2NA C.标准状况下 2.24L 三氧化硫中所含氧原子数为 0.3NA D.0.1mol 氯气与热的氢氧化钠溶液反应时转移电子数为 0.1NA 5.下列反应的离子方程式正确的是 ( ) A.将标准状况下 112 mL 氯气通入 10mL 1 mol/L 的溴化亚铁溶液中: - - 2Fe2++4Br +3Cl2=== 2Fe3++2Br2+6Cl B.滴有稀硫酸的淀粉碘化钾溶液在空气中变蓝: - 2I +O2+4H+=== I2+2H2O C.向碳酸氢钙溶液中加入过量氢氧化钠溶液: - - Ca2++HCO3 +OH === CaCO3↓+H2O D.Na2SO3 溶液使酸性 KMnO4 溶液褪色: - - - 5SO32 + 6H+ + 2MnO4 === 5SO42 + 2Mn2+ + 3H2O - - 6.常温下,用 0.1000 mol· L 1NaOH 溶液滴定 20.00mL 0.1000 mol· L 1CH3COOH 溶液滴定的曲 线如右图,下列说法正确的是 ( ) A.点①所示溶液中: - - c(CH3COO )+ c(OH )= c(CH3COOH)+ c(H+) B.点②所示溶液中: - c(Na+)= c(CH3COOH)+ c(CH3COO ) C.点③所示溶液中: - - c(Na+)> c(OH )> c(CH3COO )> c(H+) D.滴定过程中可能出现: - - c(CH3COOH)> c(CH3COO )> c(H+)> c(Na+)> c(OH ) 7.碱性电池具有容量大、放电电流大的特点,因而得到广泛应用。锌—锰碱性电池以氢氧化钾 溶液为电解液,电池总反应式为:Zn(s)+2MnO2(s)+H2O(l) Zn(OH)2(s)+Mn2O3(s),下列说法 错误的是 ( ) A.电池工作时,锌失去电子 - - B.电池正极的电极反应式为 2MnO2(s)+H2O(l)+2e =Mn2O3(s)+2OH (aq) - C.电池负极的电极反应式为 Zn(s)+2H2O(aq)-2e = Zn(OH)2(s)+2H+ D.外电路中每通过 0.2mol 电子,锌的质量理论上减小 6.5g 8.将 5.6 g Fe 投入浓硝酸中,产生红棕色气体 A,把所得溶液减压蒸干,得到 20g Fe(NO3)2 和 Fe(NO3)3 的混合物,将该固体在高温下加热,得到红棕色的 Fe2O3 和气体 B,A、B 气体混合 通入足量水中,在标准状况下剩余气体的体积为 ( ) A.2240mL B.4480mL C.3360mL D.1120mL 9.反应:2NH3(g)+CO2(g) CO(NH2)2(s)+H2O(g)已达到平衡,若增大压强,平衡移动,但混合 气体的平均相对分子质量不变。下列说法正确的是 A.原混合气体的平均相对分子质量为 30 B.原混合气体的平均相对分子质量为 28 C.起始时,NH3 与 CO2 的体积比为 13∶14 D.起始时,NH3 与 CO2 的体积比为 14∶15

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10.关于下列各图的叙述,正确的是

(

)

A.甲表示 H2 与 O2 发生反应过程中的能量变化,则 H2 的燃烧热为-483.6kJ· mol-1 B.乙表示恒温恒容条件下发生的可逆反应 2NO2 N2O4(g)中,各物质的浓度与其消耗速 率之间的关系,其中交点 A 对应的状态为化学平衡状态 C. 丙表示 A、 B 两物质的溶解度随温度变化情况, 将 tl℃时 A、 B 的饱和溶液分别升温至 t2℃ 时,溶质的质量分数 B>A D.丁表示常温下,稀释 HA、HB 两种酸的稀溶液时,溶液 pH 随加水量的变化,则 NaA 溶 液的 pH 小于同浓度的 NaB 溶液的 pH 得分 评卷人 二、非选择题(本题包括 3 小题,共 60 分。 ) 11. (20 分)氮元素和碳元素一样也存在一系列氢化物。例如 NH3、N2H4、N3H5、N4H6。 (1)写出该系列氢化物的通式。 (2)若用该类物质与 NO2 组合(电解质为碱)制成燃料电池试,写出正、负极的电极反应式。

(3)已知 NH3 为一元碱,N2H4 为二元碱,试写出 N2H4 的二级电离方程式。 (4)写出该系列第 6 号物质的一氯代物有三种的同分异构体的结构简式

(5)为了求浓度为 0.1mol/L N2H4 溶液中的 OH 浓度,人们常将 Kb= 近似表示为 Kb= c (OH ) 0.1mol/L
2
- -



c(N2H5+)·c(OH )


c(N2H4·H2O)

, 你认为理由是什么?当 Kb=3.0× 10 6mol/L 时, 计算此溶液 pH。 ( lg2=0.3010 lg3=0.4771 )

(6)N2H4 是强还原剂,与氧化剂反应时放出大量的热,如 N2H4(l)+2H2O2(l)=N2(g)+4H2O(g) △H=-642.2kJ/mol,根据该反应,你认为是否可以通过改变条件使氮气和水自发进行反 应,请说出理由。

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12. (20 分)某探究小组的同学利用如图所示的装置进行“铁和水蒸气反应”实验,并探究反应的 产物。 (已知熟石灰的分解温度为 580℃) (1)写出装置中金属网罩的作用。

(2)写出 A 中发生反应的化学方程式。

(3)为检验试管 A 中铁与水蒸气反应后的气体产物,请从下图选择必要的装置(铁架台及 夹持装置均已略去) ,写出正确的连接顺序(用接口字母表示)并描述能证明气体产物 的主要实验现象。

(4)反应停止,待装置 A 冷却后,取少量其中的固体物质,加入过量的稀盐酸,充分反应 后,进行如下实验: 固体 产物
过量稀盐酸

淡黄色 溶液

试剂 a

红色 溶液

新制氯水

深红色 溶液

① 写出试剂 a 的化学式。 ② 用离子方程式表示加入新制氯水后溶液红色加深的原因。 ③ 某同学在实验中加入了过量氯水,放置一段时间后,发现深红色褪去,请你对褪色的 原因进行探究。 Ⅰ. 提出假设: - 假设 1:溶液中的 SCN 被氧化。 假设 2: 假设 3: Ⅱ. 设计方案: 为了对你所提出的假设 2、3 进行验证,写出实验方案。

Ⅲ. 方案实施。
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13. (20 分)已知下图中物质 M 是由同一短周期的两种元素组成的离子化合物,焰色反应为黄 色,阴离子元素最高正价与它的负价代数和为 6。X 具有漂白性,Y 为碱性气体, W 是对 空气无污染的气体。试回答下列问题: Y X D B A 电解 M 溶液 ① C ④ D (1)写出电解 M 溶液①的化学方程式。 F ⑤ M Z ② E ③ G (白色胶状沉淀) NO2 ⑥ W +H2O

(2)写出实验室制取 Y 气体的化学方程式。

(3)若 A 是一种常见金属,写出反应②的化学方程式。

(4)若 A 是某元素的一种常见酸性氧化物,写出反应③的离子方程式。

(5)写出 X 的电子式和 Z 的结构式。

(6)写出反应⑤的化学方程式。

(7)计算标准状况下反应⑥中生成 11.2L W 时转移的电子数。 (用 NA 表示阿佛加德罗常数)

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得分

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》 , 每个模块 25 分。请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 50 分。 ) 《化学与技术》模块 14. (25 分)重铬酸钠二水合物 Na2Cr2O7·2H2O 广泛用作氧化剂、金属表面精整、皮革制作等。 以铬矿石(Cr2O3,含 FeO、Al2O3、SiO2 等杂质)为原料制取重铬酸钠的流程如下: 评卷人

请回答下列问题: (1)写出 Cr2O3 在高温焙烧时反应的化学方程式。

(2)写出生产过程中,调节(含 Na2CrO4、Na2SiO3、NaAlO2 的溶液)pH 的目的。

(3)写出硫酸酸化使 Na2CrO4 转化为 Na2Cr2O7 的原理。

(4)某化工厂采用石墨作电极电解 Na2CrO4 溶液,实现了 Na2CrO4 转化为 Na2Cr2O7 的生产, 其原理如右图所示。 ①写出阳极的电极反应式;

②写出此生产方法和上述流程相比的主要优点。

③钠离子交换膜的一种材料是聚丙烯酸钠,写出聚丙烯酸钠单体的结构简式。

(5)Na2Cr2O7 可用于测定废水的化学耗氧量(即 COD,指每升水样中还原性物质被氧化所需 要的 O2 的质量)。现有某水样 100.00 mL,酸化后加入 c1 mo1/L 的 Na2Cr2O7 溶液 V1 mL, 使水中的还原性物质完全被氧化(还原产物为 Cr3+); 再用 c2 mol/L 的 FeSO4 溶液滴定剩余 的 Cr2O72-,结果消耗 FeSO4 溶液 V2 mL。求出该水样的 COD。

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《物质结构与性质》模块 15. (25 分)硼在自然界中的含量相当丰富,硼酸对人体的受伤组织有缓和的防腐作用,故可以 用于医药和食品防腐等方面。请回答下列问题: (1)写出硼在周期表中的位置和硼的核外电子排布式。

(2)硼的主要卤化物是三卤化物,其中最重要的是三氟化硼。写出 BF3 分子的空间构型和硼 原子的杂化轨道类型。

(3)已知硼酸的分子式为 H3BO3,其晶体呈片状(如右 图) ,有滑腻感,可作润滑剂,写出硼酸的结构式。

根据题目所给信息判断硼酸的酸性强弱 (填“强酸” 或“弱酸”) 和硼酸晶体受热熔化时所克服的分子间 相互作用的类型。

(4)研究表明:在大多数情况下,元素的原子在形成分子或离子时,其最外电子层具有达到 8 个电子稳定结构的趋势。已知 0.01 mol 硼酸可被 20 mL 0.5 mol/L 的 NaOH 溶液恰好完 全中和,据此推测硼酸在水中呈酸性的原因(用电离方程式表示) 。

(5)科学家发现硼化镁在 39 K 时具有超导性,这可能是人 类对超导认识的新里程碑。在硼化镁晶体的理想模型 中,镁原子和硼原子是分层排布的,一层镁一层硼相间 排列。右图是该晶体的微观结构在 c 轴方向的投影,其 中白球是镁原子的投影,黑球是硼原子的投影,且镁原 子和硼原子投影在同一平面上,据此推断硼化镁的化学式。

(6) 2008 年北京奥运会主体育场的外形好似“鸟巢” (The Bird Nest )。 有一类硼烷也好似鸟巢, 故称为巢式硼烷。巢式硼烷除 B10H14 不与水反应外, 其余均易与水反应生成 氢气和硼酸, 硼烷易被氧化。 右图是三 种最简单的巢式硼烷, 写出此类硼烷的 通式。

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《有机化学基础》模块 16. (25 分)阻垢剂可防止工业用水过程中无机物沉积结垢,经由下列反应路线可得到 E 和 R 两 种阻垢剂(部分反应条件略去) 。 (1)阻垢剂 E 的制备
CH2—CH—CH2 OH OH OH 浓 H2SO4 △ C3H4O O2 催化剂 C3H4O2 催化剂 阻垢剂

A B ①A 可由哪一类重要的营养物质水解制得。 ②写出由 B 生成 D 的化学方程式。

D

E

③D 经加聚反应生成 E,写出 E 的结构简式。

(2)阻垢剂 R 的制备
CH2—CH2 OH OH HBr C2H4Br2 1)Mg 2)CO2 3)H+,H2O CH2 — CH2 COOH COOH CH = CH COOH COOH H2O2

O CH — CH COOH COOH 绿色阻垢剂

G

J

L

M

Q

R

①G→J 为取代反应,写出 J 的结构简式。

②J 转化为 L 的过程中,写出 L 分子中增加的碳原子的来源。

③写出由 L 制备 M 的合成路线(用化学方程式表示) 。 HOOCCH2CH2COOH+Br2
催化剂 △

HOOCCH2CHBrCOOH+HBr

(3)指出以上两种制备方法中符合“绿色化学”思想的过程(用代码表示) 。

(4)Q 水化生成一种有机物 Z,其核磁共振氢谱为 1:1:1,写出 Z 的结构简式,指出 Z 分子中手性碳原子的数目。

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参考答案与评分标准
说明: 1.各地须根据本评分标准制定评分细则。 2.各类题目中,只要考生回答合理,均可参照评分标准酌情给分。 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.B 6.D 2.C 7.C 3.C 8.A 4.A 9.A 5.D 10.D

二、非选择题(本题包括 3 小题,共 60 分。 ) 11.本题 20 分 (1)NmHm+2(m≥1)(2 分) (2)正极 2NO2+4H2O +8e-=N2+ 8OH-(2 分) 负极 2NmHm+2 -2(m+2)e- +2(m+2)OH- = m N2 +2(m+2)H2O(3 分) (3)N2H5+ +H2O N2H62++OH (3 分)


(4)NH2-NH-NH-NH-NH-NH2 (5)二级电离非常微弱,通常用一级电离表示 即可;pH=10.74

(4 分) (3 分)

(6)不能,因为逆向是吸热、熵减的反应,根据△G=△H-T△S>0 故逆向在任何条件下都不 自发。 (3 分)

12.本题共 20 分 (1)提高酒精灯火焰的温度; (2 分) (2)Ca(OH)2 CaO + H2O;3Fe+4H2O(g)Fe3O4+4H2(4 分) 。

(3)afjbch 或 afjcbh;黑色的氧化铜变成红色,白色的无水 CuSO4 变成蓝色(4 分) 。 (4)①KSCN 溶液(或 NH4SCN 溶液) ; (2 分) - 2+ 3+ ②2Fe +Cl2===2Fe +2Cl (2 分) ③Ⅰ.假设 2:溶液中的 Fe3+被氧化成更高价态。 (1 分) 3+ 假设 3:溶液中的 KSCN 和 Fe 均被氧化成更高价态。 (1 分) Ⅱ. 假设 2:取 1 份试样,再滴加几滴 FeCl3 溶液,若溶液变红则假设 2 成立。 (2 分) 假设 3:取 2 份试样,分别编号①和②,向①中滴加几滴 KSCN,②中滴加几滴 FeCl3 溶液,若两份试样有任一变红,则假设 3 不成立;若两份试样均未 变红,则再继续向①中滴加几滴 FeCl3 溶液,②中滴加几滴 KSCN,若试 样仍未变红,则假设 3 成立。 (2 分)
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13.本题共 20 分 (1)2NaCl + 2H2O (2)2NH4Cl+Ca(OH)2
电解

2NaOH + H2↑+ Cl2↑(3 分) CaCl2+2NH3↑+2H2O (3 分)



(3) 2Al+2OH-+2H2O==2AlO-+3H2↑ (2 分) (4)SiO32-+2H+==H2SiO3↓(2 分) (5) Na
+

H N

H N H (4 分)

[ O

Cl ]-

H

(6)NaClO +2NH3==NaCl+N2H4+H2O(3 分) ; (7)4/3NA(3 分) 三、选做题(从三个模块中任选二个模块,共 50 分。 )

《化学与技术》模块
14.本题共 25 分 (1) 2Cr2O3 + 4Na2CO3 + 3O2
2— —

4Na2CrO4 + 4CO2(4 分)

(2)使 SiO3 、AlO2 生成 H2SiO3 和 Al(OH)3 沉淀(4 分) (3) (4)① 4OH ― 4e = O2↑+ 2H2O(3 分) ② 不引入其他离子(或物质) ,同时有副产品 NaOH 和氢气等; (3 分) ③CH2=CHCOONa(3 分) (5)(480 c1V1 — 80 c2V2 )mol/L(4 分)
― -

c(H )增大,平衡左移(4 分)

+

《物质结构与性质》模块
15.本题共 25 分 (1)第 2 周期 第ⅢA 族(2 分) ;1s22s22p1(2 分) (2)平面三角形(2 分) ;sp2 杂化(2 分) HO-B-OH (3) OH (2 分) ;
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弱(2 分) 范德华力和氢键(4 分) (4)B(OH)3+H2O (5)MgB2(3 分) (6)BnHn + 4(n≥5)(3 分) [B(OH)4] +H (3 分)
- +

《有机化学基础》模块
16.本题共 25 分 (1)①油脂(1 分) 催化剂 ②2CH2=CHCHO+O2——→2CH2=CHCOOH(3 分) △ ③ (2)
— CH2=CH — n COOH

[

]

(3 分)

①CH2BrCH2Br(2 分) ② CO2(2 分) 醇 ③ HOOCCH2CHBrCOOH+3NaOH——→ NaOOCCH=CHCOONa+NaBr+3H2O(3 分) △ NaOOCCH=CHCOONa+H2SO4 ——→ Na2SO4+ HOOCCH=CHCOOH(3 分) (3) B→D D→E(4 分) 2 个(2 分) (4)HOOCCHOHCHOHCOOH(2 分)

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