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历年浙江化学竞赛题

时间:2015-03-05


2010 年第 24 届全国高中学生化学竞赛(省级赛区) 最近我国有人报道,将 0.1 mol/L 的硫化钠溶液装进一只掏空洗净的鸡蛋壳里,将蛋壳开口 朝上,部分浸入盛有 0.1 mol/L 的氯化铜溶液的烧杯中,在静置一周的过程中,蛋壳外表面 逐渐出现金属铜,同时烧杯中的溶液渐渐褪色,并变得混浊。 2-1 设此装置中发生的是铜离子和硫离子直接相遇的反应,已知 φ?(Cu2+/Cu)和 φ?(S/S2-)分 别为 0.345 V 和 ?0.476 V,nFE? =RTlnK,E? 表示反应的标准电动势,n 为该反应得失电 子数。计算 25?C 下硫离子和铜离子反应得到铜的反应平衡常数,写出平衡常数表达式。 2-2 金属铜和混浊现象均出现在蛋壳外,这意味着什么? 2-3 该报道未提及硫离子与铜离子相遇时溶液的 pH。现设 pH = 6,写出反应的离子方程式。 2-4 请对此实验结果作一简短评论。 2012 年第 26 届全国高中学生化学竞赛(省级赛区) 如图示出在碳酸-碳酸盐体系(CO32-的分析浓度为 1.0?10-2 mol/L)中, 铀的存在物种及相关电 极电势随 pH 的变化关系(E-pH 图, 以标准氢电极为参比电极)。作为比较,虚线示出 H+/H2 和 O2/H2O 两电对的 E-pH 关系。

8-1 计算在 pH 分别为 4.0 和 6.0 的条件下,碳酸-碳酸盐体系中主要物种的浓度。H2CO3: Ka1 = 4.5?10 -7,Ka2 = 4.7?10 -11 8-2 图中 a 和 b 分别是 pH = 4.4 和 6.1 的两条直线。分别写出与 a 和 b 相对应的铀的物种发 生转化的方程式。 8-3 分别写出与直线 c 和 d 相对应的电极反应,说明其斜率为正或负的原因。 8-4 在 pH = 4.0 的缓冲体系中,加入 UCl3,写出反应方程式。 8-5 在 pH = 8.0 ~ 12 之间, 体系中 UO2(CO3)34-和 U4O9 (s) 能否共存? 说明理由; UO2(CO3)34和 UO2 (s) 能否共存? 说明理由。 2010 年第 23 届全国高中学生化学竞赛(决赛)理论试题 钒在生物医学、机械、催化等领域具有广泛的应用。多钒酸盐阴离子具有生物活性。溶液中 五价钒的存在形体与溶液酸度和浓度有关, 在弱酸性溶液中易形成多钒酸根阴离子, 如十钒 酸根 V10O286?、HV10O285? 和 H2V10O284? 等。将 NH4VO3 溶于弱酸性介质中,加入乙醇可以 得到橙色的十钒酸铵晶体

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(NH4)xH(6-x )V10O28· nH2O(用 A 表示) 。元素分析结果表明,A 中氢的质量分数为 3.13%。用 下述实验对该化合物进行分析,以确定其组成。 实验 1: 准确称取 0.9291 g A 于三颈瓶中, 加入 100 mL 蒸馏水和 150 mL 20% NaOH 溶液, 加热煮沸,生成的氨气用 50.00 mL 0.1000 mol/L HCl 标准溶液吸收。加入酸碱指示剂,用 0.1000 mol/L NaOH 标准溶液滴定剩余的 HCl 标准溶液,终点时消耗 19.88 mL NaOH 标准 溶液。 实验 2:准确称取 0.3097 g A 于锥形瓶中,加入 40 mL 1.5 mol/L H2SO4,微热使之溶解。加 入 50 mL 蒸馏水和 1 g NaHSO3,搅拌 5 分钟,使反应完全,五价钒被还原成四价。加热煮 沸 15 分钟,然后用 0.02005 mol/L KMnO4 标准溶液滴定,终点时消耗 25.10 mL KMnO4 标准 溶液。 3-1 图 3.1 为滴定曲线图,请回答哪一个图为实验 1 的滴定曲线;请根据此滴定曲线选择一 种最佳酸碱指示剂,并简述做出选择的理由。有关指示剂的变色范围如下: 甲基橙 ( pH 3.1~4.4 ),溴甲酚绿 ( pH 3.8~5.4 ),酚酞 ( pH 8.0~10.0 )。
14 12 10 8
14 12 10 8

14 12 10 8

pH

pH

6 4 2 0 0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200

6 4 2 0 0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200

pH
6 4 2 0 0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200

滴定百分数( % )

滴定百分数(% )

滴定百分数( % )

(a)

(b)

(c)

3-2 在实验 2 中,加 NaHSO3 还原 V10O286?,反应完全后需要加热煮沸 15 分钟。煮沸的目的 是什么?写出 KMnO4 滴定反应的离子方程式。 3-3 根据实验结果,计算试样 A 中 NH4?和 V10O286?的质量分数,确定 A 的化学式(x 和 n 取整数) 。 第 33 届国际化学奥林匹克竞赛: 磷酸在肥料生产中有很重要的应用,此外,磷酸及其各种各样的盐在金属加工、食品、清洁 剂和牙膏工业上也有许多应用。 1)25?C 时,磷酸的三级电离常数的 pK 值分别为:pKa1=2.12;pKa2=7.21;pKa3=12.32。 写出磷酸二氢盐离子的共轭碱并计算其 pKb。 2) 在可乐这类不含酒精的饮料中加入少量磷酸使饮料具有酸味。 密度为 1.00 g· mL-1 的可乐 中含有质量分数为 0.050%的磷酸。假设可乐的酸性全部来自磷酸,计算可乐的 pH(忽略磷 酸的地二、三步电离) 。 3)磷酸被用作农业肥料。在土壤水的悬浮液中加入磷酸,使其总浓度达到 1.00?10-3 mol/L, 溶液 pH=7.00。计算溶液中各种磷酸盐物种的浓度。假设所有的磷酸盐物种都不与土壤中的 组分反应。

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2002 第 16 全国高中学生化学竞赛(省级赛区) 测定土壤中 SO42-含量的主要步骤如下: 称取 50 g 风干土样, 用水浸取、 过滤、 滤液移入 250 mL 容量瓶中,定容。用移液管移取 25.00 mL 浸取液,加入 1:4 盐酸 8 滴,加热至沸,用 吸量管缓慢地加入过量钡镁混合液(浓度各为 0.0200 mol/L)V1 (mL)。 继续微沸 5min, 冷却后, 加入氨缓冲溶液(pH=10) 2 mL,以铬黑 T 为指示剂,用 0.0200 mol/L EDTA 标准溶液滴定到 溶液由红色变蓝色即为终点,消耗 V2 (mL)。另取 25.00 mL 蒸馏水,加入 1:4 盐酸 8 滴, 加热至沸,用吸量管缓慢地加入钡镁混合液 V1 (mL),同前述步骤处理,滴定消耗 EDTA 为 V3 (mL)。另取 25.00 mL 浸出液,加入 1:4 盐酸 8 滴,加热至沸,冷却后,加入氨缓冲溶 液(pH=10)2 mL,同前述步骤处理,滴定消耗 EDTA 为 V4 (mL)。计算每 100g 干土中 SO42的克数。 2005 年第 19 届全国高中学生化学竞赛(省级赛区) 一种鲜花保存剂( preservative of cut flowers) B 可按以下方法制备:把丙酮肟、溴乙酸、氢氧 化钾混合在 1,4-二氧六环(溶剂)中反应,酸化后用乙醚提取,蒸去乙醚后经减压蒸馏析离出 中间产物 A,A 用 1 : 1 盐酸水溶液水解,水解液浓缩后加入异丙醇(降低溶解度) ,冷却, 即得到晶态目标产物 B,B 的熔点 152~153?C(分解),可溶於水,与 AgNO3 溶液形成 AgCl 沉淀。 用银定量法以回滴方式(用 NH4SCN 回滴过量的 AgNO3)测定目标产物 B 的相对分子质量, 实验过程及实验数据如下: (1) 用 250 毫升容量瓶配制约 0.05 mol/L 的 AgNO3 溶液,同时配置 250 mL 浓度相近的 NH4SCN 溶液。 (2)准确称量烘干的 NaCl 207.9 mg,用 100 毫升容量瓶定容。 (3)用 10 毫升移液管移取上述 AgNO3 溶液到 50 毫升锥瓶中, 加入 4 mL 4 mol/L HNO3 和 1 mL 饱和铁铵矾溶液, 用 NH4SCN 溶液滴定,粉红色保持不褪色时为滴定终点,三次实验的 平均值为 6.30 mL。 (4) 用 10 毫升移液管移取 NaCl 溶液到 50 毫升锥瓶中,加入 10 mL AgNO3 溶液、4 mL 4 mol/L HNO3 和 1 mL 饱和铁铵矾溶液,用 NH4SCN 溶液回滴过量的 AgNO3,三次实验结果 平均为 1.95 mL。 (5) 准确称量 84.0 mg 产品 B,转移到 50 毫升锥瓶中,加适量水使其溶解,加入 10 mL AgNO3 溶液、4 mL 4 mol/L HNO3 和 1 mL 饱和铁铵矾溶液,用 NH4SCN 溶液回滴, 消耗了 1.65 mL。 (6) 重复操作步骤(5),称量的 B 为 81.6 mg,消耗的 NH4SCN 溶液为 1.77 mL;称量的 B 为 76.8 mg,消耗的 NH4SCN 溶液为 2.02 mL。 按以上实验数据计算出产物 B 的平均相对分子质量。 用质谱方法测得液相中 B 的最大正离子的相对式量为 183。 2012 年 26 届全国高中学生化学竞赛(省级赛区) CuSO4 溶液与 K2C2O4 溶液反应,得到一种蓝色晶体。通过下述实验确定该晶体的组成。 (a) 称取 0.2073 g 样品,放入锥形瓶,加入 40 mL 2 mol /L 的 H2SO4,微热使样品溶解。 加入 30 mL 水,加热至近沸,用 0.02054 mol/L KMnO4 溶液滴定至终点,消耗 24.18 mL。
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(b) 接着将溶液充分加热, 使淡紫红色变为蓝色。 冷却后加入 2g KI 固体和适量 Na2CO3, 溶液变为棕色并生成沉淀。用 0.04826 mol/L 的 Na2S2O3 溶液滴定,近终点时加入淀粉指示 剂,至终点,消耗 12.69 mL。 3-1 写出步骤 a 中滴定反应的方程式。 3-2 写出步骤 b 中溶液由淡紫红色变为蓝色的过程中所发生反应的方程式。 3-3 用反应方程式表达 KI 在步骤 b 中的作用;写出 Na2S2O3 滴定反应的方程式。 3-4 通过计算写出蓝色晶体的化学式(原子数取整数) 。 2011 年第 25 届全国高中学生化学竞赛(省级赛区) 固溶体 BaInxCo1-xO3-? 是兼具电子导电性与离子导电性的功能材料,Co 的氧化数随组成和 制备条件而变化,In 则保持+3 价不变。为测定化合物 BaIn0.55Co0.45O3-? 中 Co 的氧化数, 确定化合物中的氧含量,进行了如下分析:称取 0.2034 g 样品,加入足量 KI 溶液和适量 HCl 溶液,与样品反应使其溶解。以淀粉作指示剂,用 0.05000 mol/L Na2S2O3 标准溶液滴 定,消耗 10.85 mL。 1. 写出 BaIn0.55Co0.45O3-? 与 KI 和 HCl 反应的离子方程式。 2. 写出滴定反应的离子方程式。 3. 计算 BaIn0.55Co0.45O3-? 样品中 Co 的氧化数 SCo 和氧缺陷的量 ? (保留到小数点后两位) 。 2011 年第 25 届全国高中学生化学竞赛(决赛) : 甲酸和乙酸都是重要的化工原料。移取 20.00mL 甲酸和乙酸的混合溶液,以 0.1000 mol/LNaOH 标准溶液滴定至终点,消耗 25.00 mL。另取 20.00 mL 上述混合溶液,加入 50.00mL 0.02500 mol/L KMnO4 强碱性溶液, 反应完全后, 调节至酸性, 加入 40.00mL 0.02000 mol/L Fe2+标准溶液,用上述 KMnO4 标准溶液滴定至终点,消耗 24.00mL。 1. 计算混合溶液中甲酸和乙酸的总量。 2. 写出氧化还原滴定反应的化学方程式。 3. 计算混合酸溶液中甲酸和乙酸的浓度。 2013 年浙江省高中学生化学竞赛: 测定某含 I-浓度很小的碘化物溶液时,可利用化学反应进行化学放大,以求出原溶液中 I-的 浓度。主要步骤如下: ① 取 100.00mL 样品溶液,用溴将试样中 I-氧化成 IO3-,将过量的溴除去。 ② 再加入过量的 KI,在酸性条件下,使 IO3-完全转化成 I2。 ③ 将② 中生成的碘完全萃取后,用肼(N2H4)将其还原成 I-,肼被氧化成 N2。 ④ 将生成的 I-萃取到水层后用① 法处理。 ⑤ 将④ 得到的溶液加入适量的 KI 溶液,并用硫酸酸化。 ⑥ 将⑤ 反应后的溶液以淀粉作指示剂,用 0.1000 mol/L 的 Na2S2O3 标准溶液滴定,终 点时消耗标准溶液 18.00 mL. ⑴ 上述六步操作共涉及 4 个离子反应,按反应顺序写出这 4 个离子方程式; ⑵ 列式计算该样品中 I-的物质的量浓度。

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