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2013年高中学生化学竞赛重庆赛区预赛试题及答案(1)


2013 年全国高中学生化学竞赛(重庆赛区预赛)试题
相对原子质量:H-1 C-12 N-14 O-16 Na-23 S-32 Mn-55 Fe-56 Cu-64 第 1 题(20 分)选择题(单选) 题号 答案 1-1.海水中溶解和悬浮着大量的无机物和有机物,具有巨大的开发潜力,人类除了从海水中获得食盐和水外,还 获得大量的钾、镁、溴、碘等,以下说法正确的是( A.用

有机溶剂可萃取海水中的溴、碘 B.常用电解氯化钠和氯化镁的水溶液来制得钠和镁 C.从海水中可以得到 NaCl,NaCl 可以是制造化肥的原料 D.海水中含有碘元素,只需将海水中的碘升华就可以得到碘单质 1-2.某化学兴趣小组对北京奥运会使用的金牌的成分(除玉壁部分外)提出猜想:甲认为金牌由纯金制造;乙认 为金牌由金银合金制成;丙认为金牌由黄铜(铜锌合金)制成。为了验证他们的猜想,请你选择一种试剂来证明 甲、乙、丙猜想的正误 ( A.稀硝酸


Zn-65 Se-79 Ba-137

1-1

1-2

1-3

1-4

1-5

1-6

1-7

1-8

1-9

1-10

)。

) 。 C.盐酸
- +

B.硫酸铜溶液

D.硝酸银溶液


1-3.已知 0.1 mol· L 1 的 H2A 溶液中,0.2 mol· L 1>c(H )> 0.1 mol· L 1,下列说法中不正确的是( A.在 Na2A、NaHA 两溶液中,粒子种类不相同 B.在 Na2A 溶液中一定有: c(Na )+c(H )=c(HA )+c(OH )+2c(A2 )
+ + - - -

) 。

C.在 NaHA 溶液中一定有: c(A2 ) +c(OH ) =c(H )+c(H2A)
- - +

D.等浓度的 H2A 溶液与 NaOH 溶液等体积混合后,溶液一定呈酸性 1-4.在高压下氮气会聚合生成高聚氮,这种高聚氮的晶体中每个氮原子都通过三个单键与其它氮原子结合并向空 间发展构成立体网状结构。已知晶体中 N-N 键的键能为 160 kJ· mol 1,而 N≡N 的键能为 942 kJ· mol 1。则下列
- -

有关说法不正确 的是 ( ...

)。

A.高聚氮晶体属于原子晶体 B.键能越大说明化学键越牢固 C.高聚氮晶体中 n(N)∶n(N-N)=1∶3 D.用作炸药或高能材料可能是高聚氮潜在的应用

1

1-5.某溶液中只可能含有下列离子中的几种(不考虑溶液中含的较少的 H+和 OH-) :Na+、NH4+、SO42-、CO32-、 NO3-。取 200 mL 该溶液,分为等体积的两份分别做下列实验。实验 1:第一份加入足量的烧碱并加热,产生的气 体在标准状况下为 224 mL。实验 2:第二份先加入足量的盐酸,无现象,再加足量的 BaCl2 溶液,得固体 2.33 g。 下列说法正确的是( ) 。

A.该溶液中可能含有 Na+ B.该溶液中一定不含 NO3C.该溶液中肯定含有 NH4+、SO42-、CO32-、NO3D.该溶液中一定含 Na+,且 c(Na+)≥0.1 mol·L-1 1-6.二种短周期元素组成的化合物中,原子个数比为 1:3,若二种元素的原子序数分别为 a 和 b,则 a、b 的关系 可能是( ) 。 ② a+b=8 B.①②④ ③ a+b=30 ④ a=b+8 C.②③④ D.①②③④ N2(g)+CO2(g)。向密闭容器中加入 NO 和足量的活

① a=b+5 A.①②③

1-7.T1 ℃时,体积为 2 L 的恒容密闭容器中:C(s)+2NO(g) 性炭,反应进行到不同时间测得各物质的物质的量如下: 0 min n(NO)/mol n(N2)/mol n(CO2)/mol 3.00 0 0 10 min 1.6 0.7 0.7 ) 。 20 min 1.0 1.0 1.0

30 min 1.0 1.0 1.0

40 min a 1.2 0.3

50 min a 1.2 0.3

结合表中数据判断下列说法中正确的是(

A.10 min~20 min,υ(CO2)为 0.03 mol· L-1· min-1 B.30 min 时改变的条件是充入一定量氮气 C.若升温至 T2℃时,反应的平衡常数 K=0.0625,则 ΔH>0 D.容器中混合气体的密度保持不变,标志着达到化学平衡状态 1-8.右图是正四面体的原子簇 Aun 一个三角面图,根据该图确定 Aun 中的 n 数值为 ( A. 20 B.18 ) 。 B.键角:H2O> H2S D.氧化性:HClO<HClO4 的主要产物是( ) 。 C.19 D.47 )。

1-9.下列各项比较中正确的是(

A.酸性:CH3COOH>Cl CH2COOH C.沸点:邻羟基苯甲醛>对羟基苯甲醛 1-10.反应

A.

B.

2

C.

D.

第 2 题(9 分)二氧化硒(SeO2)是一种氧化剂,其被还原后的单质硒可能成为环境污染物,可以通过与浓 HNO3 或 浓 H2SO4 反应生成 SeO2 回收 Se。 2-1. 硒元素位于第四周期第ⅥA 族,写出硒的原子序数。 2-2. 若 Se 和浓 HNO3 反应生成的两种还原产物 NO 和 NO2 的物质的量之比为 1:2,写出 Se 和浓 HNO3 反应的化 学方程式。 2-3. 为了测定回收得到的 SeO2 样品的纯度,进行如下实验:准确称量样品 0.1500 g 置于锥形瓶中,用适量蒸馏水 溶解,加入稀硫酸酸化,再加入 1.1 g 碘化钾,滴入几滴淀粉指示剂,用 0.2000 mol· L-1 的 Na2S2O3 标准溶液滴定, 消耗标准溶液 25.00 mL。 (1)叙述上述实验中终点颜色变化; (2)计算所测定的样品中 SeO2 的质量百分数。 2-4. 根据上述信息判断:SeO2、H2SO4(浓)、SO2 的氧化性由强到弱的顺序。 2-1 原子序数为 2-2

2-3 (1)颜色变化为: (2)质量百分数为: 2-4

第 3 题(7 分)第 VA 族的氮、磷、砷(As)等元素在化合物中常表现出多种氧化态,含第 VA 族元素的化合物在研 究和生产中有许多重要用途。请回答下列问题: 3-1. N、P、As 原子的第一电离能由大到小的顺序; 3-2. 用价层电子对互斥模型推测 POCl3 的立体构型; 3-3. N2H4 分子中 N 原子的杂化方式; 3-4. P 可以形成 PCl3 和 PCl5,而 N 只能形成 NCl3,说明其原因。 3-5. 画出 N2O4 的路易斯结构式。 3-1 由大到小的顺序为:

3

3-2 构型为:

3-3 杂化方式为:

3-4 原因是:

3-5 结构式为:

4

第 4 题(9 分) 4-1. 下图为两种铜锌原电池的示意图,写出它们工作时正极的电极反应式。

4-2. (1)电池 B 工作时盐桥中的 K 流动方向; (2)如果 Zn 的消耗速率为 1× 10-3 mol· s-1,计算 K 的迁移速率。




4-3. 电池 A 与电池 B 比较,电池 B 的工作效率大大提高,说明其原因。 4-4. 利用电池 A 进行实验,发现铜片、锌片表面均有红色物质析出。实验结束时测得锌片减少了 3.99 g,铜片增 重了 3.84 g,计算该原电池的工作效率(指参加原电池反应的锌占反应总量的百分率) 。 4-5. 有机合成也可以通过电池反应实现,既生产产品,又提供电能。若以
RCH CHR' + Cl2

==

R CH Cl

CH R' Cl

制成电池,写出其负极反应式。 4-1 电极反应式:

4-2(1)流向 (2)迁移速率为: 4-3 原因是:

溶液

4-4 工作效率为:

4-5 负极反应式为:

5

第 5 题(10 分)2004 年美国火星探测车在火星大气层中检测到了 A 气体。资料显示,A 气体分子是一种三原子分 子,其相对分子质量为 60.0,在地球环境下 A 不太稳定,容易分解,仅以 0.5± 0.05 ppb(1 ppb 为 1 kg 溶液中含有 1?10-6 g 溶质)的浓度存在于空气中。 5-1. 试推测火星大气层的温度,简述你的理由。 5-2. 在一定条件下粉末状的 KSCN 与浓硫酸反应可得到气体 A 和两种硫酸氢盐。 (1)试确定 A 的化学式; (2)写出 KSCN 与浓硫酸反应的化学方程式。 5-3. 一定条件下,A 分解得到一种单质和一种氧化物,写出 A 分解的化学方程式。 5-4. B 与 SO3 反应得到 A 和一种淡黄色的固体单质,已知 B 由两种元素组成,其质量比为 3∶16,A 和 B 互为等 电子体,试写出 B 与 SO3 反应制备 A 的化学方程式。 5-1 温度: 理由是:

5-2 (1) (2) 5-3 5-4

6

第 6 题 (12 分)KAl(SO4)2 和 NaClO 都是重要的化工产品,均可用于水的净化和处理。 6-1. KAl(SO4)2 可以净水,请简述理由; 6-2. 工业上以氯化钠为原料,通过电解的方法可以制得 NaClO。 (1)写出该反应的离子方程式; (2)NaClO 溶液呈碱性,试写出该溶液中 OH-离子的守恒式。 6-3. 某小组同学用如图所示装置探究饱和 NaClO 溶液与饱和 KAl(SO4)2 溶液混合反应的实验。

(1)打开活塞向烧瓶中加入饱和 KAl(SO4)2 溶液,产生大量的白色胶状沉淀。写出此时反应的离子方程式; (2)将烧瓶中的混合液在阳光照射下,不久烧瓶中有黄绿色气体产生,充分反应后集气瓶中收集到一种无色无味 的气体。写出在阳光照射下混合液中反应的化学方程式; 6-4. 若将分液漏斗中的 KAl(SO4)2 溶液换成硫酸亚铁铵[(NH 4 ) 2 SO 4 · FeSO 4 ]溶液,其他不变。打开分液漏斗活塞向 烧瓶中滴入足量的硫酸亚铁铵溶液。观察到烧瓶中有红褐色沉淀产生,但是没有观察到黄绿色气体产生。写出烧 瓶中发生的氧化还原反应的离子方程式。 6-1

6-2(1) (2) 6-3(1) (2) 6-4

7

第 7 题(11 分)随着能源问题的进一步突出,利用热化学循环制氢的研究受到许多发达国家的青睐。最近的研究 发现,复合氧化物铁酸锰(MnFe2O4)也可以用于热化学循环分解水制氢,MnFe2O4 的制备流程如下: (提示:锰元素在本题所有过程中价态均不变)

7-1. 推断原料 Fe(NO3)n 中 n 值。 7-2.(1)阐述步骤二中“连续搅拌”的目的;写出本步骤涉及的离子方程式; (2)说明步骤三中洗涤干净的标准。 7-3. 利用 MnFe2O4 热化学循环制氢的反应可表示为: MnFe2O4-x+xH2O→MnFe2O4+xH2↑。 请认真分析上述两个反应并回答下列问题: (1)若 MnFe2O4-x 中 x=0.6,计算 MnFe2O4-x 中 Fe3 占全部铁元素的百分率。


(2)该热化学循环制氢法的优点(答两点即可)。 (3)该热化学循环法制氢尚有不足之处,指出需要进一步改进的研究方向。 7-1 n 为:

7-2(1)目的为: 离子方程式:

(2) 7-3(1)百分率为: (2)优点: (3)

8

第 8 题(10 分)6-APA(

)是青霉素类抗生素的母核,与有机物 F 缩合生成阿莫西林。某

同学用对甲基苯酚为原料设计阿莫西林的合成路线如下: CH3 CH3
CH3I

HO—CHCOOH D
一定条件

① OH

② OCH3

A

B ④ ③ (C8H10O2)

C



⑥ OCH3



E

已知:

H2N—CHCONH CH3 S NH4Cl/NH3 6-APA CH—CH C F ⑨ ⑧ (C8H9NO3) C — N— CH CH3 OH O COOH + - H O/H 2 RCH—COOH CN RCHO HCN/OH RCH— 阿莫西林 OH OH

8-1. 写出 B 的结构简式。 8-2. 指出⑤的反应类型,写出 D 的结构简式。 8-3. 写出反应④的化学方程式。 8-4. 说明反应①的目的。 8-5. 芳香族化合物 G 是 E 的同分异构体。G 分子满足下列条件:a.苯环上的一溴代物只有一种;b.核磁共振氢谱 显示有四种不同化学环境的氢;c.能发生水解反应且产物之一的分子式是 C7H8O3。写出符合上述条件的 G 的所有 结构简式。 8-1

8-2 反应类型: 8-3

D 的结构简式:

8-4 8-5

9

第 9 题(12 分) “蜂皇酸”Q 是蜂王浆的主要活性成分之一,具有灭菌、防辐射、防脱发、抗癌等多种生理功能。 科学测定表明,“蜂皇酸”Q 由 C、H、O 三种元素组成,分子量不大于 200。其中含氢 8.75%,碳的质量分数恰好 是氧的质量分数的 2.5 倍。Q 具有酸性,46.05 mg Q 需用 12.50 mL 0.0200 mol· L-1 氢氧化钠水溶液来滴定达到滴定 终点。
已知: O R C R' NaBH4 OH R C H R CH CH R' O3 氧化性水解 R COOH + R' COOH R'

9-1. 请推断 Q 的分子式。 9-2. Q 在乙醇中与 NaBH4 反应得到化合物 A。A 在铂粉存在下与氢气反应得到化合物 B。B 与浓硫酸共热时容易 脱水,得到含有碳碳双键的化合物 D。D 的 13C 核磁共振谱表明在双键上有一个甲基。根据上述反应,指出 Q 分 子中存在的官能团。 9-3. D 经臭氧氧化后,再氧化性水解只得到两个断片,乙酸和直链的二羧酸 E。将 Q 进行类似的断裂,得到草酸 和分子中含有一个羧基的化合物 F。推论 D、E 和 F 的结构,由此给出 Q 的可能结构。 9-1 分子式: 官能团

9-2 存在的官能团有: 9-3 D 的结构

E 的结构

F 的结构

10

2013 年全国高中学生化学竞赛(重庆赛区预赛)试题
高二组 第 1 题(20 分)选择题(单选) 题号 答案 1-1 C 1-2 A 1-3 C 1-4 C 1-5 D 1-6 D 1-7 D 1-8 A 1-9 B 1-10 B 参考答案

第 2 题(9 分) 2-1. 34(1 分) 2-2. 5Se+12HNO3=4NO↑+ 8NO2↑+5SeO2+6H2O(2 分) 2-3. (1)溶液由蓝色变为无色 (1 分) (2) 92.5%(3 分) 2-4. H2SO4(浓)>SeO2> SO2(2 分)

第 3 题(7 分) 3-1. N>P>As(1 分) 3-2. 四面体(1 分) 3-3. sp3(1 分) 3-4. N 原子核外只有两个电子层,最外层为 L 层,最多容纳 8 个电子。 (2 分)

3-5.

(2 分)

第 4 题(9 分) 4-1. Cu2++2e-=Cu(1 分) 4-2.(1) CuSO4 (1 分) (2)2× 10-3(1 分)

4-3. Zn 和 Cu2+不直接接触发生置换反应,电子只能通过导线发生转移(1 分) 4-4. 40%(3 分) 4-5. RCH=CHR’+2Cl - -2e-= R-CHCl-CHCl-R’ (2 分) 第 5 题(10 分) 5-1 火星表面温度低(1 分) ,理由: 若火星温度较高,则 A(或 COS)气体会分解,不容易检测 到该气体。 (1 分) 5-2(1)COS(2 分,只要元素及原子个数正确即可) ;
11

(2)KSCN + 2H2SO4(浓) 5-3 COS S + CO(2 分)

KHSO4 + NH4HSO4 + COS↑(2 分)

5-4 3 CS2 + SO3 = 3 COS + 4 S(2 分)

第 6 题(12 分) 6-1. Al3+在溶液中存在如下水解平衡: Al3+ + 3H2O 水中悬浮杂质,并一起沉降,使水澄清(2 分) 6-2. (1)Cl- + H2O ClO- + H2↑(2 分) Al(OH)3 + 3H+, 生成的 Al(OH)3 胶状物能吸附

(2)c(OH-) = c(H+) + c(ClO-)(2 分) 6-3. (1)3ClO- + Al3+ 3H2O = 3HClO + Al(OH)3↓(2 分) (2)4HClO 2H2O + 2Cl2↑+ O2↑(2 分)

6-4. 3ClO- + Fe2+ + 3H2O =2Fe(OH)3↓+ 4Fe3+ + 3Cl- (2 分)

第 7 题(11 分) 7-1. 3 (1 分) 7-2 (1).充分反应、沉淀完全 (1 分) Fe3++3OH-=Fe(OH)3↓;Mn2++2OH-=Mn(OH)2↓(其他答案合理也给分) (2 分) (2)洗涤至洗下来的溶液呈中性(1 分) 7-3.(1)40%(2 分) (2)具有过程简单;无污染;原料廉价并可循环使用;氧气和氢气在不同步骤生成,因此不存 在高温气体分离等优点(任选两点) (2 分) (2 分)

(3)寻找合适的催化剂,使 MnFe2O4 分解温度降低;找分解温度更低的氧化物

第 8 题(10 分)

8-1.

(2 分)

12

8-2. 加成反应(1 分)

(2 分)

8-3. 8-4. 保护酚羟基不被氧化(1 分)

(2 分)

8-5.

(共 2 分)

第 9 题(12 分) 9-1. Q 的分子式为 C10H16O3(1 分) 9-2. 碳碳双键(1 分) ,羰基(1 分) ,羧基(1 分) 9-3. D 的结构为:CH3CH=CH (CH2)6COOH (2 分) E 的结构为: HOOC(CH2)6COOH(2 分) F 的结构为:CH3—CO—(CH2)5COOH(2 分) Q 的结构为:Q:CH3—CO—(CH2)5CH=CH—COOH(2 分)

13


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