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2012年北京市高中学生化学竞赛试卷(高中二年级)


2012 年北京市高中学生化学竞赛试卷(高中二年级)
2012 年 4 月 8 日上午 8:00-10:00 题号 满分 得分 1 12 2 9 3 10 4 7 5 7 6 12 7 5 8 8 9 9 北 京 10 6 11 15 总分 100

评卷人

·竞赛时间 2 小时。迟到超过 30 分钟者不得进场。开赛后 1 小时

内不得离场。时 间到,把试卷纸(背面向上)放在桌面上,立即离场。 ·竞赛答案全部写在试卷指定位置上,使用黑色或蓝色圆珠笔、签字笔、钢笔答 题,使用红色笔或铅笔答题者,试卷作废无效。 ·姓名、准考证号和所属区、县、学校必须填写在答题纸指定位置,写在其他处 者按废卷处理。 ·允许使用非编程计算器及直尺等文具。 ·试卷按密封线封装。 题中可能用到的相对原子质量为:
H 1.01 C 12.01 N 14.01 O 16.00 S 32.07 Cl 35.45 Cr 52.00 Fe 55.85 Ni 58.70 Ag 107.9

第 1 题 选择题(12 分) (多选,每选 1.5 分) (1)实验室配制 SnCl2 溶液,必须先用盐酸溶解 SnCl2,才能配成澄清溶液,若将 SnCl2 直接溶于水得不到澄清的溶液,产生这种现象的原因是( ) A.利用同离子效应 B.缓冲溶液 C.抑制盐的水解 D.发生氧化还原反应 - (2)定量分析中可用 AgNO3 溶液滴定 Cl 溶液,加入 K2CrO4 为指示剂,达到滴 - - - - 定终点时溶液体积为 50mL, [Cl ] = 10 5 mol· 1, L AgNO3 与 CrO42 生成砖红色的 -10 -17 Ag2CrO4 沉淀。 已知 Ksp(AgCl) = 1.77×10 , Ksp(AgI) = 8.51×10 , sp(Ag2CrO4) K -12 = 1.12×10 下列实验操作正确的是 ( ) - A.滴定开始时应向含 Cl 的溶液中滴加 0.1mol/L 的 K2CrO4 溶液 4.00mL - - - B.滴定终点时,溶液中 CrO42 的浓度约为 3.6×10 3 mol·L 1 - C.滴定开始时,若向试液滴加的 K2CrO4 溶液超过 4.00mL,测定出的 Cl 浓 度小于实际浓度 - D.可用 0.1 mol·L 1 的 KI 溶液代替 K2CrO4 做指示剂

第 1 页 共 11 页

(3)向蓝色的 CuSO4 溶液逐滴加氨水,首先生成蓝色沉淀,而后沉淀溶解成深蓝色溶液; 向深蓝色溶液中通入 SO2 气体,生成白色沉淀;将白色沉淀加入到热的 10M/L 浓硫酸中, 生成红色粉末和 SO2 气体。根据上述实验现象,推测出的下列结论正确的是( ) 2+ A.Cu 能和 NH3 结合生成铜氨络离子 B.白色沉淀在酸性条件下,金属元素发生的是歧化反应 + C.白色沉淀为亚硫酸铜,在酸性条件下,Cu2 被 SO2 还原为 Cu D.反应过程中消耗的 SO2 和生成的 SO2 物质的量相等 (4)多元强酸的稀溶液第一步电离是完全的,第二步电离并不完全,请判断下列说法正确 的是 ( ) - A.浓度(mol/L)相同的稀硫酸和 NaHSO4 溶液中,后者中的 SO42 浓度大 B.pH 相同,体积相同的 NaHSO4 和 H2SO4 溶液和足量的锌反应,后者放出氢气量多 C.浓度相同,体积相同的盐酸和醋酸和足量的锌反应,二者放出氢气量相同 D.体积相同,pH 相同的盐酸和硫酸分别与铝片反应,反应速率可能不同 第 2 题( 9 分) Li、Na 分别和 H2 反应得离子型(均为 NaCl 结构)化合物 LiH、NaH。请: - (1)提出能证实 LiH 中有 H 的实验

(2)高于 350℃,NaH 分解释出 Na 和 H2,而 LiH 加热到 600℃以上也不分解。请从能量 角度说明 LiH 对热的稳定性强于 NaH。

(3)NaH + CO2 = HCOONa,请说出反应中氧化剂(原子) 、还原剂(原子)氧化数的改变。

第 3 题( 10 分) 除去 Ag 中少量 Cu 的两种方法: HNO3 1. (稀) NaCl
Ag(Cu) AgNO3 Cu(NO3)2 Cu(NO3)2、NaNO3 AgCl
(1 , 2 ) ()

Ag

(1)干 AgCl 和干 Na2CO3 混合加热得 Ag。反应方程式为:

(2)在微酸性(H2SO4)条件下 AgCl 和 Zn 反应得 Ag。反应方程为:

2

2. 溶解 Ag 时,为什么用稀 HNO3,而不用浓 HNO3。

3. 请写出往 AgNO3,Cu(NO3)2 溶液中加适量新鲜 Ag2O 除 Cu2 的反应方程式,并请估 计两种氢氧化物 AgOH、Cu (OH)2 溶度积间的关系。



4. 浓缩溶液得含 Cu(NO3)2 的 AgNO3 晶体, 控制温度加热, 冷却后, 固体溶于水、 过滤, 浓缩母液得 AgNO3 晶体。请简述 Cu(NO3)2 是如何被除去的,写出有关的反应方程式。

第 4 题( 7 分) 生产镁有以下几种方法。 1. 电解熔融 MgCl2(2.14g/cm3)得 Mg(1.74g/cm3) 。为什么阴极区要用 H2 气氛保护?

2. 约 2000° 时, C 还原 MgO 制 Mg, C + MgO = CO + Mg, C 用 查得: MgO、 的 ΔfΗΘm CO 分别为–602kJ/mol、–111kJ/mol。请说明发生以上反应的原因。

3. 强热白云石(mMgCO3·nCaCO3) 得 MgO、CaO(设两者物质的量之比为 1∶1) ,和适 量 Si 混合强热得 Mg(ΔfΗΘm(SiO2) = –860kJ/mol) 。请写出反应方程式并简述发生反应的 原因。

第 5 题( 7 分) - KCl 和 NaCl 的晶格相似都具有面心结构。已知 Na+离子的半径是 Cl 半径的 0.50 倍, 而又是 K+的 0.71 倍。原子量:K=39,Na=23,Cl=35.5。试计算 (1) KCl,NaCl 晶胞的边长 a 之比

3

(2 分)

(2) KCl,NaCl 晶胞的密度(D)比 (2 分)

(3) 画出沿 z 轴朝下看一群晶胞的投影,并画出其(200)和(230)真实面的投影。 (3 分)

第 6 题( 12 分) 某种晶体 AxBy 属立方晶系,单胞中 A 原子在每个角上和在(1/2,1/2,1/2)处,B 原子处 在位置(0,1/2,1/2)和(1,1/2,1/2) 。试 (1)用图标出晶胞中 A 和 B 原子的位置

AxBy晶体的晶胞

(3 分) (2)AxBy 中的 x, y 的数值 (2 分) (3)若晶胞长为 6A0,A 和 B 的原子量分别为 40 和 120,计算 AxBy 的密度。 (2 分)

(4)只考虑 B 原子,计算(100) (110)和(111)晶面的距离。 (3 分)

(5) 给出 A 和 B 的配位情况。

4

(2 分)

第 7 题(5 分) 我国某些农村仍用明矾净水, (1) 请写出明矾的化学式 (1分) (2) 一般天然水中常含有HCO3 ,请写出明矾水解方程式 (2分)


(3)明矾净水的原理是(用胶体化学原理解释) : (2分)

第 8 题( 8 分) 工业上生产苯乙烯是应用脱氢反应①:

CH2CH3

CH CH2 H2

A B C (1) 请根据该反应的 ?H 和 ?S 定性地说明在什么条件下,有利于正向反应? 工艺上还采用加水蒸汽的措施,其作用是什么? (2 分) (2)设反应体系压力恒定在 100kPa,温度恒定在 525℃时,原料气中加入不参加反应的水 蒸气, 它与乙苯的物质的量比 10: 当反应达到平衡时, 1。 乙苯的转化率为多大? (已知 525℃ 时反应的平衡常数 Kp = 10kPa) (4 分)

(3)工业上常采用耦合反应的工艺来降低反应温度,如果您是该车间的工程师,请提出一 个耦合反应的方案,并说明理由。

5

(2 分)

第 9 题( 9 分) 将 AgBr 溶于 Na2S2O3 溶液得溶液 A,将 A 分成两份,分别用 H2SO4 酸化和加 KI,将 加 KI 所产生的沉淀溶于 NaCN 溶液得溶液 B,向 B 中加 Na2S,生成黑色沉淀。期间共发生 五个反应。 除此以外,上述试剂、生成物还可能发生哪些化学反应,请至少写出三种不同类型的反 应方程式,每种类型写一个,其中不包括上述五个反应以及 H2SO4 分别和 NaCN、Na2S 发 生的反应。

第 10 题(6 分) 化合物 A(C10H12)经过量酸性 KMnO4 处理得到 B(C8H10O8)并放出气泡。而对 A 加热时得到 C(C10H12),后者以酸性处理得到 D。请给出 A、B、C 的结构简式。
KMnO4 H+

+ 气泡 B C8H10O8
H+

COOH COOH

A C10H12 C C10H12
KMnO4

D

第 11 题(15 分) 化合物 H 可以由丙烯为原料经多步反应生成。请给出化合物 A—G 的结构简式及反应 条件 a—h(其中包括须加入的试剂) 。

6

c a A b B d D e

C F E

g

G

h
OH

H

草 稿 纸

2012 年北京市高中学生化学竞赛(高二)答案
第 1 题 选择题(12 分) (多选,每选 1.5 分) (1)A,C (2)B、C (3)A、B (4)A、D 第 2 题( 9 分) (1) 电解 LiH(熔) ,应在阳极释出 H2 2H– – 2e– = H2 (2 分) (2)若 LiH 分解,LiH = Li + 1/2 H2,分解方程式和 NaH 相同,两个反应都是熵 增过程,ΔS 相近。由此可知 LiH 的 ΔfΗΘm(代数值)应小于 NaH 的 ΔfΗΘm。 LiH、NaH 均为 NaCl 结构,而且 Li 的电离能(吸能)大于 Na,所以是 LiH 晶格能(释能)大于 NaH 的晶格能。 (若只回答 ΔfΗΘm(LiH)小,或 LiH 的晶格能大亦可) (4 分) (3)还原剂 NaH 中 H–被氧化成 HCOONa 中 H+,失 2e–,氧化数升高 2;CO2 中 的 C4+, 被还原为 HCOONa 中 C2+, 2e–, 得 氧化数降低 2 。 (3 分) 第 3 题( 10 分) 1. (1) 4AgCl + 2 Na2CO3 = 4NaCl + 2CO2 + 4Ag + O2 (2 分) (2) 2AgCl + Zn = ZnCl2 + 2Ag (2 分)
7

2. 浓 HNO3 Ag + 2HNO3 = AgNO3 + NO2 + H2O Ag∶HNO3 = 1∶2 稀 HNO3 3Ag + 4HNO3 = AgNO3 + NO2 + 2H2O Ag∶HNO3 = 3∶4 HNO3 消耗量小 (2 分) 3. Cu(NO3)2 + Ag2O + H2O = Cu(OH)2 + 2 AgNO3 (写 2AgOH 亦可) 式中 2AgOH 转化为 Cu(OH)2 所以[Ksp(AgOH) ]2 > [KspCu(OH)2] (2 分) 4. Cu(NO3)2 热分解反应的温度低于 AgNO3 热分解温度, 2Cu(NO3)2 = 2CuO + 4NO 2 + O 2 (2 分) 第 4 题( 7 分) 1. Mg 比 MgCl 2(熔)轻,浮在电解液表层,在 H 2 气氛保护下,可防止 Mg 和 O 2、 2 的反应。 N (2 分) 2. C + MgO = CO + Mg 由 ΔfΗΘm 知,正向反应是吸热过程,只能是熵增推动 反应,即 CO、Mg 分别是(~2000° C)气态。 (2 分) 3. 2MgO + Si + 2CaO = 2Mg + Ca2SiO4 从 ΔfΗΘm (SiO2) ΔfΗΘm 和 (MgO) mol 比 1∶2 知, 的 正向是吸热过程; 2CaO 和 SiO2 形成 Ca2SiO4 是释热过程(使正向反应吸热量下降或转为放热过程) ; 高 温 下 Mg 为 气 态 , 熵 增 。 (3 分) 第 5 题( 7 分) aNaCl = rNa+ + rCl- = 3rNa+ (1) aKCl = rK+ + rCl- = 3.42rNa+ (2 分) aKCl / aNaCl = 1.14 (2) (3) DNaCl /DKCl = [MNaCl / (aNaCl)3] / [MKCl / (akCl)3] = (1.14)3 ? 58.5 / 74.5 = 1.16
200

(2 分)
M+ X

b a



3

分) 第 6 题( 12 分) (1) A
B

230

A A A
A

AxBy晶体的晶胞
B

A A

8

A A

(3 分) (2) (3) (4) x=2,y=1, A2B (2 分) -8 3 23 D = [2 × 40 + 1 ×120] / [(6 ×10 ) × 6.02 × 10 ] =1.54g / cm3 (2 分) 0 1/2 0 1/2 d100 = a = 6A d110 = a /2 = 4.25A d111 = a /3 = 3.47A0

(3 分)
100 110 111

(5)A 原子距 a/2 处 2 个 B,距(51/2a/2)处 4 个 B,配位数是 2,后者太远; 原 子 B 距 a/2 处 2 个 A, a/21/2 处 4 个 A, 距 配位数是 2 和 4 (2 分) 第 7 题( 5 分) (1) KAl(SO4) 2· 2O 12H (1 分) - (2) KAl(SO4) 2· 2O ? K+ + Al3+ + 2SO42 +12H2O 12H - Al3+ + 3HCO3 ? Al(OH) 3 +3CO2 (2 分)第一式写否不影 响得分 (3) 明矾水解所得产物Al(OH) 3为胶体,该胶粒带正电, 天然水中杂质以硅胶为代表,该胶粒带负电, 正负电性不同的胶体有相互聚沉作用从而达到净水的作用 (1 分) 第 8 题( 8 分) (1)分解反应吸热 ΔH >0,体积增大,分子数增加,即 ΔS >0.要使 ΔH – TΔS <0,只有高温低压对正向反应有利。加水蒸气的作用相当于降低压力。 (2 分) (2) A ? B + C 反应前 1 0 0 平衡时 1–x x x 物质的量总和:1– x + x + x + 10 = 11 +

x
则 各分压为 p A =

1- x x ? 100kPa , pB = pC = ? 100kPa 11 + x 11 + x
p BpC x2 = ? 100kPa , 解得 x = 0.64 (4 pA ?1 - x ??11 + x ?
9

K p = 10kPa =

分) (3)因为反应产物有氢,以氢为耦合反应的反应物即 H2 + 1/2O2 ? H2O ②为强 CH CH2 放热反应,ΔH <<0,将反应①和②耦合,可得CH2CH3
1O 2 2

H2O

③ 反应③为放热反应,避免了高温条件。或写耦合反应吸热量减小,或放热反应均 可,写出反应③得 1 分,说明理由得 1 分。 (2 分) 第 9 题( 9 分) 如:沉淀转化:AgBr+KI=AgI+KBr 2AgBr+Na2S=Ag2S+2NaBr 2AgI+Na2S=Ag2S+2NaI 配合物转化:Na3Ag(S2O3)2 +2NaCN=NaAg(CN)2+2Na2S2O3 沉淀因生成配合物而溶解:AgBr+2NaCN=NaAg(CN)2+NaBr 配合物因生成沉淀而解体:2Na3Ag(S2O3)2 +Na2S=Ag2S+4Na2S2O3 其他类型:Ag2S+2KI+H2SO4=2AgI+H2S+K2SO4 2NaAg(CN)2+2KI+2H2SO4=2AgI+4HCN+Na2SO4+ Na2SO4 S+NaCN=NaSCN (9 分) 每种类型 3 分 第 10 题(6 分)
COOH COOH HOOC COOH

A
第 11 题(15 分)
OH O O

B

C

O

A
H 2O H+

B

C

D

E
H+;CrO3 Py

F
R2NH/CH2=O/H+

OMgBr

G

Cu O2 或 CrO3

HC

CH/

a
H2/Pd BaSO4

b
MgBr/Et2O(无水)/回流

c

d

NH4Cl H2O;或 H+ H2O

e

g

h

10

b、g 每个答案 1.5 分,其他均为 1 分

11


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