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湖南省2011年高中学生化学竞赛试卷(初赛)含答案

时间:2012-06-26

湖南省 2011 年高中学生化学竞赛试卷
(时限:150 分钟 满分:150 分)

题号 得分











总分

特别提醒:完成本卷不得使用计算器。 可能用到的相对原子质量: H(1) C(12) N(14) O(16) Al(27) S(32) Ag(108) Cl(35.5) Co(59) Si(28) Na(23) Mg(24) 请将选择题答案填入下列表格中: 题号 答案 1 2 3 4 5 6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

一、选择题(本题共28分,每小题4分。每小题只有选项符合题意)
1.日本大地震导致福岛核电站受损,在核电站周围检测到了碘-131、铯-137 和钚-239 等放射性 物质,它们对人体危害极大。硼酸具有阻止反应堆内核分裂,降低反应堆温度的功能。下列说法 正确的是 A.钚-239 的质子数为 239 C.氢氧化铯的碱性比氢氧化钠强 B.碘元素的相对原子质量为 131 D.硼酸的酸性比铝酸(氢氧化铝)弱

2.据国外媒体报道, “火星快车”号和“金星快车”号探测器日前分别在火星和金星大气屋中发现了 一种非常特殊的气态化合物,它的结构式为:16O=C=18O。这种化合物的存在不但会导致金星上 的温室效应被成倍放大,而且可能会在火星上也诱发温室效应的产生。下列说法正确的是 A.16O 与 18O 为同种核素 B.16O=C=18O 与 16O=C=16O 互为同位素 C.16O=C=18O 的化学性质与 16O=C=16O 几乎相同 D.用 16O=C=18O 与 Na216O2 反应生成的氧气中含有 18O 3.下列反应的离子方程式正确的是 A.向碘化钾溶液中加入用硫酸酸化的过氧化氢溶液:2I +H2O2===I2+2OH
- - - - -

B. 向碳酸氢铵溶液中加入过量的稀氢氧化钠溶液: 4++HCO3 +2OH ===NH3· 2O+CO32 +H2O NH H - - 2+ 3+ C.向 FeBr2 溶液中通入过量的 Cl2:2Fe +2Br +2Cl2===2Fe +Br2+4Cl D.Fe2O3 溶于过量的氢碘酸中:Fe2O3+6H ===2Fe3 +3H2O 4.下列实验一定能达到目的的是 A.将乙醇与浓硫酸共热制得的气体通入酸性 KMnO4 溶液中,检验气体中含有乙烯 B.在滴有酚酞的 Na2CO3 溶液中,加入 BaCl2 溶液后 红色褪去,验证 Na2CO3 溶液中存在水解平衡 C.淀粉溶液和稀 H2SO4 混合加热,加入新制 C u ( O H ) 2 悬浊液加热至沸腾,检验淀粉水解产物有还原性 D.利用右图装置并根据有关实验现象能推知酸性: CH3COOH>C6H5OH>H2CO3 Na2CO3 苯酚钠 溶液 CH3COOH
+ +

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5.室温下,下列各组微粒在指定溶液中能大量共存的是 A.pH=1 的溶液中:CH3CH2OH、 Cr2O72 、K 、SO42 B.c(Ca2 )=0.1mol· L
+ -1 - + - -

的溶液中:NH4




、SiO32 、Na 、Br
+ -



、CH3COO


、Br



C.加入铝粉放出大量 H2 的溶液:Fe2 D.NaHCO3 溶液中:C6H5O V3+ + VO2+ + H2O
充电 放电



、Cl 、K

、NO3



、CO32





6.全钒液流电池是一种新型的绿色环保储能电池。其电池总反应为: VO2+ + 2H+ + V2+。下列说法正确的是


A.放电时正极反应为:VO2+ + 2H+ + e B.充电时阴极反应为:V2+ - e


2+ === VO + H2O 3+

=== V C.放电过程中电子由负极经外电路移向正极,再由正极经电解质溶液移向负极 D.充电过程中,H+由阴极区向阳极区迁移 7.向绝热恒容密闭容器中通入 SO2 和 NO2,一定条件下 使反应 SO2(g) + NO2(g) 由图可得出的正确结论是 A.反应在 c 点达到平衡状态 B.反应物浓度:a 点小于 b 点 C.反应物的总能量低于生成物的总能量 D.△t1=△t2 时,SO2 的转化率:a~b 段小于 b~c 段 8.设 NA 为阿伏加德罗常数,下列说法正确的是 A.2.4g 镁在二氧化碳中燃烧所转移的电子总数为 0.2NA B.1L 1mol/L 的 Na2CO3(aq)中 CO32 与 HCO3 的离子数之和为 NA C.一定条件下,1mol N2 和 3molH2 充分反应,生成物中的 N-H 键数目为 6NA D.含有 NA 个 NO2 和 N2O4 分子的混合气体降低温度,混合气体的分子数目小于 NA 9.pH=2 的两种酸溶液 A 和 B,分别加水稀释 1000 倍后,其 pH 分别为 5 和 3.下列结论正确的是 A.酸 B 比酸 A 的电离程度小 C.酸 B 的物质的量浓度比酸 A 的大
- - -

v正
c b a

SO3(g) + NO(g)达到

平衡,正反应速率随时间变化的情况如右图所示。

Δt1

Δt2

t

二、选择题(本题共 40 分,每小题 5 分。每小题有一个或两个选项符合题意。错答或少答记 0 分)

B.A 为弱酸溶液,B 为强酸溶液 D.B 比 A 易导电 B.Na+的半径大于 N3 的半径 D.在 Na3N 与水的反应中,Na3N 作还原剂


10.Na3N 是离子化合物,它和水作用可产生 NH3。下列叙述正确的是 A.Na+和 N3 的电子层结构都与氖原子相同 C.Na3N 与足量的盐酸反应后生成两种盐 11.下列化学实验事实及其解释都正确的是 A.FeCl3 溶液可以腐蚀线路板上的 Cu,因为 Fe 的金属活动发型大于 Cu B.将 SO2 通入含 HClO 的溶液中,生成 H2SO4,因为 HClO 酸性比 H2SO4 强 C.将饱和氯水滴到淀粉碘化钾试纸上, 试纸先变蓝后变白,因为氯水具有漂白性 D.铝箔在酒精灯火焰上加热熔化但不滴落, 因为铝箔表面氧化铝膜熔点高于铝 12.室温下,将 1.000mol/L 盐酸滴入 20.00mL 1.000mol/L 氨水中,溶液 pH 和温度随加入盐酸体积变化的曲线 如右图所示。下列有关说法正确的是 0 14 pH 温度/℃ 15 V 温度变化曲线 b · c ·

· d

30

·a
7

pH 变化曲线

V(HCl)/mL

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A.a 点:由水电离出的 c(H+)=1.0×10
+

-14

mol/L

B.b 点:c(NH4 ) + c(NH3·H2O)=c(Cl ) C.c 点:c(NH4+) = c(Cl ) D.d 点后,溶液温度略下降的主要原因是 NH3·H2O 电离吸热 13.头孢羟氨苄(结构简式中右图)被人体吸收效果良好, 疗效明显,且毒性反应极小,因此广泛用于敏感细菌 所致的多种疾病的治疗。已知肽键可以在碱性条件下 水解,下列关于头孢羟氨苄的说法中正确的是 A.头孢羟氨苄的化学式为 C16H14N3O5S·H2O
NH2 HO O N H O N S H · 2O O OH




B.1mol 头孢羟氨苄分别与 NaOH 溶液和浓溴水反应时,需消耗 4mol NaOH 和 3mol Br2 C.在催化剂存在的条件下 1mol 头孢羟氨苄可与 7mol H2 发生反应 D.头孢羟氨苄不能在空气中稳定存在 14.短周期元素 A、B、C、D 的原子序数依次增大,它们的原子序数之和为 36,且原子最外层电子 数之和为 14;A、C 原子的最外层电子数之和等于 B 原子的次外层电子数;A 与 C、B 与 D 均为 同主族元素。下列叙述正确的是 A.在地壳中,C 元素的含量位于第一位 B.A、B、D 三种元素形成的化合物一定是强酸 C.C 元素位于元素周期表中的第 3 周期第 IA 族 D.B 元素与氢元素形成化合物的化学式一定为 H2B 15.如图 I 所示,甲、乙之间的隔板 K 和活塞 F 都可以左右移动,甲中充入 2molA 和 1molB,乙中 充入 2molC 和 1molHe,此时 K 停在 0 处。在一定条件下发生反应:2A (g) + B(g) 反应达到平衡后,再恢复至原温度,则下列说法正确的是 y
- - - - - - 0 6 5 4 3 2 1 1 2 3 4 5 6 7 8

2C(g),





K I



F 0

甲 Ⅱ x

A.达到平衡时,隔板 K 最终停留在刻度 0 与-2 之间

B.若达到平衡时,隔板 K 最终停留在刻度-1 处,则乙中 C 的转化率小于 50% C.若达到平衡时,隔板 K 最终停留在靠近刻度-2 处,则乙中 F 最终停留刻度大于 4 D.若图Ⅱ中 x 轴表示时间,则 y 轴可表示甲、乙两容器中气体的总物质的量或 A 的物质的量 三、 (本题包括个小题,共 12 分) 16. (12 分)CoCl2·6H2O 是一种饲料营养强化剂。以含钴废料(含少量 Fe、Al 等杂质) 制取 CoCl2·6H2O 的一种新工艺流程如下图: 盐酸 过氧化氢 碳酸钠

含钴废料 → 加热反应 →

反应 → 调节 pH 至 a → 过滤 → 滤渣

产品

减压烘干

操作 I

调节 pH 至 2~3

盐酸

已知:①钴与盐酸反应的化学方程式为:CO + 2HCl === COCl2 + H2↑
第 3 页,共 9 页

②COCl2·6H2O 熔点 86℃,易溶于水、乙醚等;常温下稳定无毒,加热至 110℃~120℃时,失去结晶 水变成有毒的无水氯化钴。 ③部分阳离子以氢氧化物形式沉淀时溶液的 pH 见下表: 沉淀物 开始沉淀(pH) 完全沉淀(pH) 请回答下列问题: (1)在上述新工艺中,用“盐酸”代替原工艺中“盐酸与硝酸的混酸”直接溶解含钴废料,其主要 优点为________________________________________________________________________。 (2)加入碳酸钠调节 pH 至 a,a 的范围是_______________________________________。 (3)操作 I 包含 3 个基本实验操作,它们是________________________________________和过滤。 (4)制得的 COCl2·6H2O 需减压烘干的原因是__________________________________________。 (5)为测定产品中 COCl2·6H2O 含量,某同学将一定量的产品溶于水,再向其中加入足量的 AgNO3 溶液, 过滤, 并将沉淀烘干后称量其质量。 通过计算发现产品中 COCl2· 2O 的质量分数大于 100%, 6H 其原因可能是____________________________________________________。 (6)在实验室中,为了从上述产品中获得纯净的 COCl2·6H2O,采用的方法是 __________________________________________________________________________________。 四、 (本题包括 2 个小题,共 37 分) 17. (17 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)上述系列第 6 号物质的同分异构体有多种,其中一氯代物有三种的结构简式是 Fe(OH)3 2.3 4.1 Fe(OH)2 7.5 9.7 Co(OH)2 7.6 9.2 Al(OH)3 3.4 5.2

___________________________________________________________。 (3)已知 NH3 为一元碱,N2H4 为二元碱,N2H4 在水溶液中的一级电离方程式可表示为 N2H4·H2O N2H5+ + OH ,试写出 N2H4 的二级电离方程式:


__________________________________________________________。 (4)为了求浓度为 0.1mol/L N2H4 溶液中的 OH 浓度,人们常将 K b ?
c ( OH
2 ?



c(N 2 H

? 5

) ? c ( OH
4

?

)

c(N 2 H

? H 2O )

近似表

示为 K b ?

)

,其理由是___________________________________________________;

0 . 1 mol / L


当 Kb=3.0×10 6mol/L 时,此溶液的 pH=____________(lg2=0.3010,lg3=0.4771)。

第 4 页,共 9 页

(5)在碱性介质中,用 N2H4 与 NO2 可组合制成燃料电池(产物为 N2 和 H2O) ,试写出该电池正、负 极的电极反应式。 正极:________________________________________________________________;

负极:________________________________________________________________。 18. (20分)已知A、B均是由两种短周期元素组成的化合物,A中某元素的质量分数为25%,B的焰色 反应呈黄色,C、J、X是同周期的元素的氢化物,X为无色液体,C、J为气体,D是一种不溶于水 的白色固体。在一定条件下,它们有如下图所示的转化关系。

A

+X

C D

+F ①

H ② G D ⑥ M I ④ K +F L +X K ⑤

B

+X ③

E F J

试回答下列问题: (1)写出化学式:A____________________,E_____________________,L___________________。 (2) 在反应①②③④⑤⑥中属于氧化还原反应的是__________________________________________。 (3)反应③化学方程式为:____________________________________________________________。 (4)写出下列离子方程式:反应②_______________________________________________________; 反应⑥_____________________________________________________。 (5)将 3.4g J 气体与足量的 F 反应,生成一种单质和 X,恢复到 25℃放出 a kJ 热量,写出该反应的 热化学方程式______________________________________________________________________。 五、 (本题包括 2 个小题,共 33 分) 19. (19 分)盐酸利多卡因(F)葡萄糖注射液抗心律失常,可用于治疗急性心肌梗死后室性早搏和 室性心动过速的病症。合成路线如下:

第 5 页,共 9 页

CH3

O NO2 Fe + H Cl

CH3 Cl

O N H C C H 2C l

A

H N O 3、 H 2S O 4 15- 30 ° C

C
CH3

C lC H 2 C

C H 3C O O H 、 C H 3C O O N a CH3

B
CH3 (C 2 H 5 ) 2 N H 、 C 6 H 6

O O N H C C H 2 N (C 2 H 5 ) 2 C H 3C C H 3 HCl

D

CH3

E
CH3 O N H C C H 2N (C 2H 5)2 H C l H 2O

CH3

F

(1)B 在核磁共振氢谱上有____________种特征峰,D→E 的反应类型是___________________。

(2)C 的结构简式为_______________________________________________。 (3)B 的同分异构体种类很多,符合以下条件的 B 的同分异构体共有_____________种。 ①属于苯的衍生物,苯环上共有三个取代基;②与碳酸钠溶液反应可放出 CO2 气体。
O

(4)写出

C lC H 2 C

Cl

与足量的 NaOH 溶液共热充分反应的化学方程式:

_____________________________________________________________________________。 (5)现仅以有机物 CH3CH=CHCH3 为原料,无机试剂任选,写出有机物 CH3COOCH2CH= CHCH2OOCCH3 的合成路线(须注明反应条件) 。 已知:
R1 R2 R3 H O3 Z n /H 2 O R1 O R2 O H R3

20. (14 分)工业上以黄铁矿为原料生产硫酸,吸收塔排出的尾气先用氨水吸收,再用浓硫酸处理, 得到较高浓度的 SO2 和铵盐。为测定该铵盐中氮元素的质量分数,将不同质量的铵盐分别加入到 50.00mL 相同浓度的 NaOH 溶液中,沸水浴加热至气体全部逸出(此温度下铵盐不分解) 。该气 体经干燥后用浓硫酸吸收完全,测定浓硫酸增加的质量。部分测定结果如下表: 铵盐的质量/g 浓硫酸增加的质量/g 试回答: (1)该铵盐的成分为_____________________________________________。 (2)计算该铵盐中氮元素的质量分数。 (须列式计算) 10.00 m 20.00 m 30.00 1.29 50.00 0

第 6 页,共 9 页

湖南省 2011 年高中学生化学竞赛

参考答案和评分标准
一、二、选择题(共 68 分。1—7 题每小题 4 分,8—15 题每小题 5 分。错答或少答都记 0 分)
题号 答案 题号 答案 1 2 3 4 5 6 7 8 AD 9 AC

C
10 AC

C
11 D

B
12 C

B
13 BD

D
14 C

A
15 AC

D

三、 (本题包括 1 个小题,共 12 分) 16. (12 分) ⑴减少有毒气体的排放,防止大气污染;防止产品中混有硝酸盐(2 分) ⑵5.2~7.6(2 分) ⑶蒸发浓缩、冷却结晶(2 分)

⑷降低烘干温度,防止产品分解(失去结晶水) 分) (2 ⑸样品中含有 NaCl 杂质(或烘干时失去了部分结晶水) 分) (2 ⑹将产品溶于乙醚过滤后,再蒸馏(或重结晶) 分) (2 四、 (本题包括 2 个小题,共 37 分) 17. (17 分) (1)NmHm+2(m≥1) (2 分) (2)NH2 -NH-NH-NH-NH-NH2 (2 分)

(3)N2H5+ +H2O

N2H62++OH (3 分) 10.74(2 分)



(4)二级电离非常微弱,一级电离程度不大(2 分) (5)2NO2+4H2O +8e- = N2+ 8OH- (3 分) 2N2H4 -8e- +8OH- = 2N2 + 8H2O(3 分) 18. (20 分) (1)Al4C3 NaOH NO2 (6 分,每空 2 分)

(2)①③④(2 分) (3)2Na2O2+2H2O = 4NaOH+O2↑(3 分) (4)2AlO2 +CO2+3H2O=2Al(OH)3↓+CO32
- - -

(或 AlO2 +CO2+2H2O=Al(OH)3↓+HCO3 ) 分) (3 Al3 +3AlO2 +6H2O = 4Al(OH)3↓(3 分) (5)4NH3(g)+3O2(g)= 2N2(g)+6H2O(l) △H=-20a kJ· mol 1(3 分)
- + -



五、 (本题包括 2 个小题,共 33 分) 19. (19 分)

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⑴3

取代反应(4 分,每空 2 分)



(2 分)

⑶10(3 分) ⑷ ⑸ (7 分,每步 1 分) (3 分)

(其他合理路线同样给分) 20. (14 分) (1)(NH4)2SO4 与 NH4HSO4 的混合物 (4 分) (2)在(NH4)2SO4 与 NH4HSO4 的混合物中,NaOH 优先与 NH4HSO4 发生中和反应: 2NH4HSO4+2NaOH=(NH4)2SO4+Na2SO4+2H2O 过量的 NaOH 再与(NH4)2SO4 反应(加热)产生 NH3 (NH4)2SO4+2NaOH


Na2SO4+2NH3↑+2H2O

N H 3 被浓硫酸吸收使其质量增加:2 N H 3 +H2SO4= (N H 4 ) 2 S O 4

设 NaOH 的物质的量为 a ,铵盐中(NH4)2SO4 的质量分数为 x 。 10g 铵盐与 N aO H (过量)反应生产 m g 氨气,因此有:

2 0 g 铵盐(过量)与 N aO H 反应产生 m g 氨气,因此有:

? 2 0 g (1 ? x ) ?a ? 115 g / m ol ?

? ? ? 1 7 g / m o l ? m g…………………………..②(2 分) ? ? ? ? 1 7 g / m o l ? 1 .2 9 g………………………③(2 分) ?

3 0 g 铵盐(过量)与 N aO H 反应产生 1 .2 9 g 氨气,因此有

? 3 0 g (1 ? x ) ?a ? 115 g / m ol ?

联立①②③,解之得:x=0.50 (2 分) 1 0 g 铵盐中氮元素的质量为:
1 0 g ? 0 .5 0 132 g / m ol ? 2 ? 14 g / m ol ? 1 0 g (1 ? 0 .5 0 ) 115 g / m ol ? 1 4 g / m o l ? 1 .6 7 g

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即铵盐中氮元素的质量分数为 16.7% 答: (略) 。 (说明:其他解法同样给分)

(2 分)

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