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第29届“扬子石化杯”中国化学奥林匹克竞赛(江苏赛区)初赛试卷及答案

时间:2015-05-25


“扬子石化杯” 第 29 届中国化学奥林匹克竞赛(江苏赛区)初赛试卷
可能用到的原子量:H:1 C:12 N:14 O:16 F:19 Na:23 Si:28 P:31 S:32 Cl:35.5 K:39 Ca:40 Mn:55 Ni:59 Zn:65 I:127 Pb:207 Ba:237 1.本试卷共 22 题,用 2 小时完成,共 120 分; 2.可使用计算器; 3.用铅笔作答无效; 4.不可使用涂改液或修正带。 一、选择题(本题包括 15 小题,每小题 4 分,共计 60 分。每小题有 1~2 个选项符合题意。请将答 案填在下方的表格内。 ) 1.化学与生活、生产、环境等密切相关。下列说法错误的是 A.煤的液化、石油的裂化和油脂的皂化都属于化学变化 B.糖、油脂和蛋白质都是人体生命活动所需的基本营养物质 C.静电除尘、燃煤固硫和汽车尾气催化净化都有利于改善空气质量 D.将秸秆就地充分燃烧,可避免秸秆腐烂造成环境污染 2.下列化学用语表示正确的是

A.甲基的电子式:

B.HClO 的结构式: H 一 Cl 一 O

C.Si 的原子结构示意图:

D.原子核内有 20 个中子的氯原子:

3.下列装置(固定装置略去)或操作正确且能达到实验目的的是

A.图 1:酸碱中和滴定 B.图 2:用 CC14 萃取 KI 溶液中的碘 C.图 3:配制银氨溶液 D.图 4:验证浓硫酸的脱水性和强氧化性 4.常温下,下列各组离子在指定溶液中一定能大量共存的是 + + - - A.0.lmol/LFeCl2 溶液中:H 、Na 、Cl 、NO3 + -1 + + 一 - B.c(H )=0.lmol·L 的溶液中:K 、Na 、HCO3 、SO42 + + 一 - C.pH=13 的溶液中:K 、Na 、ClO 、NO3 + 一 一 - D.通入足量 CO2 后的溶液中:Na 、SiO32 、C6H5O 、HCO3

5.下列有关物质的性质与应用不相对应的是 A.瓷坩埚能耐高温,可用于加热分解石灰石 B.常温下,干燥的氯气与铁不反应,可用钢瓶贮运液氯 C.浓硫酸具有脱水性,可用作干燥剂 D.医用酒精能使蛋白质变性,可用来消毒杀菌 6.用 NA 表示阿伏加德罗常数的值。下列说法正确的是 - A.25℃时,pH=13 的 1.0LBa(OH)2 溶液中含有的 OH 数目为 0.2NA B.7gCnH2n 中含氢原子数为 NA C.0.lmo1Fe 在 0.lmolCl2 中充分燃烧,转移的电子数为 0.3NA D.标准状况下,22.4L 乙醇中含有的氧原子数为 l.0NA 7.短周期元素 A、B、C,在周期表中所处的位置如图所示。A、B、C 三种元素原 子的质子数之和为 32。D 元素原子的最外层电子数为其次外层电子数的 2 倍。则 下列说法正确的是 A.元素 D 形成的气态氢化物一定是正四面体形分子 B.A、B 两种元素的气态氢化物均能与它们对应的最高价氧化物的水化物发生反应,且反应类型相同 C.原子半径:B>A>C>D D.四种元素形成的气态氢化物中,C 元素形成的氢化物的稳定性最强 8.解释下列实验现象的离子方程式正确的是 - + - A.向 NaHCO3 溶液中滴加酚酞溶液,溶液变红:HCO3 H +CO32 + - - B.新制氯水中滴加石灰水后,黄绿色褪去:C12+Ca(OH)2=Ca2 +Cl +C1O +H2O - - C.水玻璃长时间放置在空气中变浑浊:SiO32 +CO2+H2O=H2SiO3↓+HCO3 - - + + D.SO2 使酸性 KMnO4 溶液褪色:5SO2+2H2O+2MnO4 =5SO42 +2Mn2 +4H 9.异秦皮啶具有抗肿瘤功效,秦皮素具有抗痢疾杆菌 功效。它们在一定条件下可发生转化,如图所示。下 列有关说法正确的是 A.异秦皮啶与秦皮素互为同系物 B.鉴别异秦皮啶与秦皮素可用 FeC13 溶液 C.1mol 秦皮素最多可与 4molNaOH 反应 D.每个秦皮素分子与氢气加成后的产物中含有 5 个手性碳原子 10. 工业电解法处理含镍酸性废水并得到金属镍的原理如图。 下列 说法不正确的是 + 已知:①Ni2 在弱酸性溶液中发生水解 + + + ②氧化性:Ni2 (高浓度)>H >Ni2 (低浓度) - - A.碳棒上发生的电极反应:4OH -4e =O2↑+2H2O B.电解过程中,B 中 NaCl 溶液的物质的量浓度将不断减少 C.这种方法不适宜处理低浓度的含镍废水 D.若将图中阳离子膜去掉,将 A、B 两室合并,则电解反应总方 程式发生改变

11.下列说法正确的是 A.反应 CaCO3(s)=CaO(s)+CO2(g)在常温下不能发生,则该反应的△H>0 ? - B.0.1rnol·L 1CH3COOH 溶液加水稀释后,溶液中 c(CH 3COO ) 的值减小 c(CH 3COOH ) C.铅蓄电池在放电过程中,负极质量增加,正极质量减小 D.锅炉中沉积的 CaSO4 可用饱和 Na2CO3 溶液浸泡,再用稀盐酸溶解除去 12.下列实验操作、现象与结论对应关系正确的是 选项 A B C D 实验操作 向溶液中滴加经过盐酸酸化的 BaCl2 溶液 向盛有 Fe(NO3)2 溶液的试管中加入 - 0.1mol·L 1H2SO4 溶液 用蘸有浓氨水的玻璃棒靠近某有色气 体X 向等浓度的 KCl、KI 溶液中分别滴加 0.lmol/L 的 AgNO3 溶液 2 滴 实验现象 溶液中产生白色沉淀 试管口出现红棕色气 体 玻璃棒周围产生白烟 只有 KI 溶液中出现 沉淀 结论 溶液中一定含有 SO42


+CO2(g) 2CO(g) △H=QkJ/mol。右图为 CO2、CO 的物质的量 n 随时间 t 的变化关系图。下列 说法正确的是 A.0~1min,v(CO)=1mol/(L·min);0~1min,v(CO)=v(CO2) B.当容器内的压强不变时,该反应一定达到平衡状态,且

P (平衡) <1 P (开始)

C.3min 时温度由 T1 升高到 T2,则 Q>0 , 重新平衡时

K (T2 ) 14 ? K (T1 ) 3

溶液中 NO3 被 Fe 还原为 NO2



2+

D.5 min 时再充入一定量的 CO,c、b 曲线分别表示 n (CO)、n(CO2)的变化 二、 (本题共 2 小题,共 17 分) 16. (9 分)环己酮是一种重要的化工原料,实验室常用下列方法制备环己酮:

气体 X 可能是氯气 Ksp(AgCl)>Ksp(AgI) 将酸性 Na2Cr2O7 溶液加到盛有环己醇的烧瓶中, 在 50~60℃ 进行反应。 反应完成后, 加入适量水, 蒸馏,收集 95~100℃的馏分,得到主要含环己酮和水的混合物。 (1)环己酮提纯需要以下一系列操作,请写出每一步操作的名称: ①在收集到的馏分中加入 NaCl 固体至饱和,静置后 ; ②取步骤①的粗产品加入无水 MgSO4 固体,搅拌后 ; ③取步骤②的粗产品经 收集 151~156℃的馏分。 (2)蒸馏不能分离环已酮和水的原因是 。 (3)在上述操作①中加入 NaCl 固体的作用是 。 (4)在上述操作②中加入 MgSO4 固体的作用是 。 17. (8 分)实验室常用 NH4Cl(饱和)与 NaNO2(饱和)加热制备 N2。 (l)该制备反应的离子方程式为 。 (2)用该方法制得的 N2 气中常含有 H2O、NO、O2、NH3 等杂质,请分别写出除去 O2 和 NH3 所用的化 学物质,O2: ;NH3: 。 (3)上述除杂实验装置中,除去杂质 的装置应该放在最后一步。

13.若用 AG 表示溶液的酸度(acidity grade) ,AG 的定义为 AG + - - =lg[c(H )/c(OH )]。室温下实验室中用 0.01mol·L 1 的氢氧化钠 - 溶液滴定 20.00mL 0.01mol·L 1 醋酸,滴定结果如图所示。下列 有关叙述正确的是 - A.室温下,醋酸电离常数约为 10 5 B.A 点时加入氢氧化钠溶液体积为 20.00mL + - C.若 B 点为 40mL,所得溶液中:c(Na )=2[c(CH3COO )+c(CH3COOH)] -1 - + + D.反应过程中一定存在:0.01 mol·L +c(OH )=c(Na )+c(H )+c(CH3COOH) 14. 25℃时, 0.1 mol Na2CO3 与盐酸混合所得的一 组体积为 1L 的溶液,溶液中部分微粒与 pH 的 关系如图所示。下列有关溶液中离子浓度关系叙 述正确的是 A.W 点所示的溶液中:c(Na )+c(H )=3c(CO32 - - - )+c(OH )+c(Cl ) - B . pH = 4 的溶液中: c(H2CO3) + c(HCO3 ) + - c(CO32 )=0.1 mol/L + - - C.pH=8 的溶液中:c(H )+2c(H2CO3)+c(HCO3 )=c(OH )+ - c(Cl ) + - - - D.pH=11 的溶液中:c(Na )>c(Cl )>c(CO32 )>c(HCO3 )> c(H2CO3) 15.炼铁的还原剂 CO 是由焦炭和 CO2 反应而得。现将焦炭和 CO2 放入体积为 2L 的密闭容器中,高温下进行下列反应:C(s)
+ +

三、 (本题共 3 小题,共 23 分) 18. (5 分)下图是某金属氧化物的晶体结构示意图。图中,小球代表金 属原子,大球代表氧原子,细线框出其晶胞。 (l)金属原子的配位数是 , 氧原子的配位数是 ; (2)晶胞中金属原子数是 , 氧原子数是 ; (3)该金属氧化物的化学式(金属用 M 表示)为 。

19. (6 分)2015 年 4 月 6 日,国际顶级学术刊物《Nature》在线发表了美国斯坦福大学学者、台湾学者 和中国湖南大学鲁兵安等合作的论文《快速充放电铝离子电池》 ,在铝电池研究上取得了重大突破,大 大提高充电速度,延长电池寿命,循环 7500 次没有明显衰减。该电池分别以金属铝和三维的石墨泡沫 作为电池的两极,并使用不可燃的离子液体电解质 AlC13/[EMIm]Cl,该离子液体在合适的配比下,在电 - - 池充放电过程中主要存在两种阴离子 AlCl4 和 Al2C17 。在电池的放电/充电过程中,两电极上会分别 - 发生铝的溶解/电沉积(通电析出) ,以及阴离子 AlCl4 在石墨中的脱出/插入,当阴离子插入石墨的 层间时(形成 Cn[AlCl4])其所带电荷以电子形式放出。 (l)铝和石墨分别是上述电池的什么极?铝: 、石墨: ; (2)写出充电时铝电极上的电极反应式: ; (3)写出放电时石墨电极上的电极反应式: 。 20. (12 分)碳酸镍可用于电镀、陶瓷器着色等。从镍矿渣出发制备碳酸镍的流程如下:

是 。 四、 (本题共 1 小题,共 12 分) 21. (12 分)莫沙朵林是一种镇痛药,它的合成路线如下:

(1)B 中手性碳原子数为 ;化合物 D 中含氧官能团的名称为 。 (2)写出同时满足下列条件的 E 的一种同分异构体的结构简式: 。 (a)核磁共振氢谱有 4 个峰; (b)能发生银镜反应和水解反应;(c)能与 FeC13 溶液发生显色反应。 (3)已知 E+X→F 为加成反应,化合物 X 的结构简式为 。

已知: (I)含镍浸出液的成分及离子沉淀的 pH。 (4) 以异戊二烯和氯乙烯为原料可合成胡妥油 ( 已知: ) , 试写出合成路线图 (其他原料任选) 。

(Ⅱ)溶度积常数

(l)镍矿渣中镍元素的主要存在形式是 Ni(OH)2、NiS,写出浸取时反应的离子方程式: 、 ; (2)黄钠铁钒[NaFe3(SO4)2(OH)6]具有沉淀颗粒大、沉淀速度快,容易过滤等特点,常用于除铁。写出 流程中第一次加入 Na2CO3 溶液时反应的离子方程式: ; (3)流程中加入有机萃取剂的作用是; + + + ( 4 ) NiS 的 作 用 是 除 去 溶 液 中 的 Cu2 , 原 理 是 NiS + Cu2 = CuS + Ni2 , 该 反 应 的 平 衡 常 数 是 ; + + ( 5 ) 滤 液 2 中 加 入 NaF 的 作 用 是 除 去 溶 液 中 的 Ca2 、 Mg2 , 则 加 入 NaF 先 沉 淀 的 离 子

五、 (本题共 1 小题,共 8 分) 22. (8 分)呼吸面具中的 Na2O2 可吸收 CO2 放出 O2,若用超氧化钾(KO2)代替 Na2O2 也可以得到类 似的产物,起到同样的作用。 (l)标准状况下,若有 30mL 的 CO2 气体通过盛有足量的 KO2 的装置充分反应后,逸出气体的体积为 mL; (2)标准状况下,若一定量的 CO2(过量) ,通过盛有 7.24gKO2 和 Na2O2 的均匀混合物的装置充分反应 后 , 逸 出 的 气 体 中 O2 体 积 为 1568 mL , 则 混 合 物 中 KO2 和 Na2O2 的 物 质 的 量 分 别 为 : KO2 mol、Na2O2mol; (3)比较 Na2O2 和 KO2 中氧氧键的键能大小,并说明理由: 。

“扬子石化杯”第 29 届中国化学奥林匹克竞赛初赛 参考答案及评分标准
一、选择题(本题包括 15 小题,每小题 4 分,共计 60 分。 ) 1 D 2 C 3 D 4 C 5 AC 6 B 7 D 8 D 9 CD 10 B 11 AD 12 CD 13 AC 14 AC 15 CD

二、 (本题共 2 小题,共 17 分) 16. (9 分) (1)①分液 ②过滤 ③蒸馏(各 1 分) (2)环己酮和水形成具有固定组成的混合物(或环己酮和水形成共沸物) (2 分) (3)增加水层密度,有利于分层(2 分) (4)除去有机物中少量水(2 分) + - △ 17. (8 分) (1)NH4 +NO2 ====N2↑+2H2O(2 分) (2)红热的金属 Cu(2 分) 浓硫酸(2 分) (其他合理答案均可) (3)H2O(2 分) 三、 (本题共 3 小题,共 23 分) 18. (5 分) (1)4 4 (2)4 4 (3)MO(每空 1 分) 19. (6 分) (1)负极 正极(各 1 分) - - - - - (2)4Al2Cl7 +3e =Al+7AlCl4 (2 分) (3)Cn[AlCl4]+e =Cn+AlCl4 (2 分) + + 20. (12 分) (1)Ni(OH)2+2H =Ni2 +2H2O(2 分) - + - - - + + - 3NiS+4ClO3 =3Ni2 +3SO42 +4Cl 或 3NiS+ClO3 +6H =3Ni2 +3S+Cl +3H2O(2 分) + + - - (2)Na +3Fe3 +2SO42 +3H2O+3CO32 =NaFe3(SO4)2(OH)6↓+3CO2↑(2 分) + + + (3)除去溶液中 Cu2 、Zn2 等杂质离子(2 分) (4)8.43×104(2 分) (5)Mg2 (2 分) 四、 (本题共 1 小题,共 12 分) 21. (12 分) (1)3(1 分) 酯基、羟基(各 1 分)
CH3 HO OOCH CH3
HO CH3 OOCH CH3

22. (8 分) (1)45(2 分) 4KO2+2CO2=2K2CO3+3O2 故 30mLCO2 和足量 KO2 反应后产生的 O2 为 30×3/2=45(mL) (2)0.08 (2 分) 0.02(2 分) 设:有 x mol Na2O2、 y mol KO2, 2Na2O2+2CO2=2Na2CO3+O2 x x x/2 4KO2+2CO2=2K2CO3+3O2 y y/2 0.75y

) L / 22.4L / m o ? l 0.07m o l ?0.5x ? 0.75y ? (1560/ 1000 ? ?78x ? 71y ? 7.24g
解得:x=0.02mol y=0.08mol - - (3)KO2 中键能大(1 分) 因为 KO2 中键级大(1 分) (或 O2 中负电荷较 O22 中少,氧原子之间的 排斥力小,键长短,键能大)

(2)



(2 分)

(3)CH3N=C=O(2 分) (4)
Cl Cl Mg/无水乙醚 H3C O CH3 1) H3C 2) H2O/H+ H3C OH H2O/H+ H3C △ H3C H3C MgCl

(5 分)

五、 (本题共 1 小题,共 8 分)


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