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2014年全国高中学生化学素质和实验能力竞赛决赛试题(A组高二)及参考答案


2014 年全国高中化学生化学素质和实验能力竞赛 决赛试题 A(高二)
试题说明: 1. 本试卷共 5 页,满分 100 分。考试时间 2 小时。答案必须全部写在答题卡上。 2. 允许使用非编程计算器及直尺等文具。迟到半小时不得进场,开始考试后 1 小时内不得 离场。 3. 考号、姓名和所属学校等必须写在答题卷密封线内指定位置,否则作废卷论处。 4. 可能用到的相对原子

质量:H—1 C—12 N—14 O—16 Na—23 Mg—24 Al—27 P—31 S—32 Cl—35.5 K—39 Ca—40 Mn—55 Fe—56 Cu—63.5 Sr—88 一、选择题(本题包括 9 小题,每小题 2 分,共 18 分。每小题只有一个选项符合题意) 1.下列有关物质的性质和应用的因果关系正确的是( ) A.二氧化锰具有强氧化性,能将双氧水氧化为氧气 B.浓硫酸具有较强的酸性,能使铜转化为 Cu2+ C.碳具有较强的还原性,一定条件下能将二氧化硅还原为硅 D.二氧化硫具有漂白性,所以与氯水混合使用后效果更好 2.咖喱是一种烹饪辅料,白色衬衣被咖喱汁玷污后,用普通肥皂洗涤,发现黄色污渍变成 红色,经水漂洗后红色又变成黄色。与咖喱汁具有上述相似化学原理的试剂有( ) A.石蕊试液 B.品红试液 C.氯水 D.淀粉-碘化钾溶液 3.科学家发现微量硫化氢可以调节心血管供能。有关硫化氢的叙述正确的是( ) A.硫化氢很稳定,受热难分解 B.将硫化氢通入氯水中,氯水褪色并产生浑浊 C.硫化氢在足量氧气中燃烧生成淡黄色固体 D.硫化氢是弱电解质,其电离方程式是 H2S 2H+ + S24.下列说法正确的是( ) A.氯碱工业中,烧碱在阳极区产生 B.电解熔融氯化铝冶炼金属铝 C.电镀时,用镀层金属作阳极 D.将钢闸门与外电源正极相连,可以防止其腐蚀 5.加入少许下列一种物质,不能使溴水颜色变浅的是( ) A.镁粉 B. H2S(g) C.KI(s) D,CCl4 6.下列表示对应化学反应的离子方程式正确的是( ) 2+ 2A.MgSO4 溶液中加入 Ba(OH)2 溶液:Ba + SO4 = BaSO4 — — B.小苏打溶液中加入足量的 Ca(OH)2 溶液:HCO3 + Ca2+ + OH = CaCO3↓ + H2O — C.用稀硝酸洗涤试管内壁银镜:Ag + 2H+ + NO3 = Ag+ + NO↑ +H2O D.醋酸溶液与水垢中的 CaCO3 反应:CaCO3 + 2H+ = Ca2+ + H2O + CO2↑ 7.为了除去括号中的杂质,采用的试剂和方法均为正确的是( ) 选项 物质 加入试剂 方法 A 甲苯(苯酚) 浓溴水 过滤 B NaOH(s)(少量 NaCl) 水 重结晶 C 乙酸乙酯(乙酸) 乙醇、H2SO4(浓) 酯化 D CO2(CO) —— 点燃 8.在化学能与电能的转化过程中,下列叙述正确的是( ) A.电解饱和食盐水时,阳极得到 Cl2 和 NaOH(aq)
1

B.教材所示的铜—锌原电池工作时,Zn2+向铜片附近迁移 C.电镀时,电镀槽里的负极材料发生氧化反应 D.原电池与电解池连接后,电子从原电池负极流向电解池阳极 9.右图是制取和收集某气体的实验装置,该装置可用于( ) A.用浓硫酸和氯化钠反应制取 HCl B.用浓氨水和生石灰反应制取 NH3 C.用双氧水与二氧化锰反应制取 O2 D.用饱和食盐水和电石反应制取 C2H2 二、选择题(本题包括 9 小题,每小题 3 分,共 27 分。每小题有一个或两个选项符合题意。 若正确答案包括两个选项,只选一个且正确得 2 分,但只要选错一个就得 0 分) 10.常温常压下 NO2 气体通入足量的水中,充分反应后,溶液的质量增加了 54g。反应中有 关物质的物理量正确的是(NA 表示阿伏加德罗常数)( ) 选项 一氧化氮 硝酸 转移的电子 A 1mol 2NA B 11.2L 1mol C 63g 2mol D 1mol NA 11.含有下列各组离子的溶液中,滴入过量溴水后仍能大量共存的是( ) 2- - - + 2+ 3+ + + A.Na 、Fe 、SO4 、Cl B.Al 、Ag 、H 、NO3 2- 2- - - C.Na+、K+、SO4 、SO3 D.NH4+、Ca2+、Cl 、NO3 12.如图是部分短周期元素化合价与原子序数的关系图,下列说法正确的是( ) A.最高价氧化物对应水化物酸性:Y>W>T B.气态氢化物的热稳定性:Y>W C.单质氧化性: W>X D.离子半径:W>X>Z>T 13.异秦皮啶具有镇静安神抗肿瘤功效,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.有关说法正确 的是( )

A.异秦皮啶与秦皮素互为同系物 B.异秦皮啶分子式为 C11H10O5 C.秦皮素在一定条件下能发生加成反应、消去反应和取代反应 D.1mol 秦皮素最多可与 2mol Br2、4molNaOH 反应 14.硼酸(H3BO3)溶液中存在如下反应:H3BO3(aq)+H2O(l)
+

化学式 硼酸

电离常数(298K) K=5.7×10-10

[B(OH)4] (aq)+H (aq),下列说法一定正确的是( ) Ki1=4.4×10-7 A.碳酸钠溶液滴入硼酸中能观察到有气泡产生 碳酸 Ki2=4.7×10-11 B.醋酸滴入碳酸钠溶液中能观察到有气泡产生 K=1.75×10-5 醋酸 C.等物质的量浓度的碳酸溶液和硼酸溶液比较,pH:前者>后 者 D.等物质的量浓度的碳酸钠溶液和醋酸钠溶液比较,pH:前者>后者 15 物质之间的发应不会随温度或反应物用量的改变而发生变化的是( ) A.Al 与 NaOH(aq) B.Cl2 与 KOH(aq) C.CO2 与苯酚钠(aq) D.Na2S(aq)与 FeCl3(aq) 16.一定温度下,将 1molA(g)和 1molB(g)充入 2L 密闭容器中发生反应,在 t1 时达到平衡: A (g)+B(g) xC(g)+D(s) .在 t2、t3 时刻分别改变反应的一个条件,测得容器中 C(g)的 浓度随时间变化如图所示.有关说法正确的是( )
2

A.反应方程式中的 x=1 B.t2 时刻改变的条件是使用催化剂 C.t3 时刻改变的条件是移去少量物质 D D.t1~t3 间该反应的平衡常数均为 4

17.下列根据实验操作和现象所得出的结论正确的是( 选项 A B C D 实验操作 向盐酸酸化的 Ba(NO3)2 溶液中通入 SO2 向溶液 X 中滴加稀 NaOH 溶液, 将湿润红 色石蕊试纸置于试管口 向 FeBr2 溶液中加入少量氯水,再加 CCl4 萃取

) 实验现象 结论 BaSO4 难溶于酸 原溶液中无 NH4+ Fe3+的还原性强于 Br


有白色沉淀生成 试纸不变蓝 CCl4 层无色

向淀粉溶液中加入稀硫酸,加热几分钟, 没 有 砖 红 色 沉 淀 生 冷却后再加入新制 Cu(OH)2,加热 成
- -

淀粉没有水解生成葡 萄糖

18.向 10mL0.1mol· L 1Na2CO3 溶液中逐滴滴加 VmL0.1 mol· L 1HCl 溶液,下列有关滴定过 程中粒子浓度关系正确的是 ( ) - + A.当 V=0 时,c(OH )=c(H )+c(HCO3-)+2c(H2CO3) + + - B.当 V=5 时,c(Na )+c(H )=2c(CO32-)+c(HCO3-)+c(OH ) - C.当 V=10 时,c(Cl )=c(CO32-)+c(HCO3-)+c(H2CO3) + - - + D.当 V=15 时,c(Na )=c(Cl )>c HCO3-) >c(OH )>c(H ) 三、 (本题包括 2 小题,共 24 分) 19.(10 分)在一定条件下用普通铁粉和水蒸气反应,可以得到铁的氧化物。该氧化物又 可以经过此反应的逆反应,生成颗粒很细的铁粉,这种铁粉具有很高的反应活性,在空气中 受撞击或受热时会燃烧,所以俗称“引火铁”,请分别用下图中示意的两套仪器装置,制取上 速铁的氧化物和“引火铁”,实验中必须使用普通铁粉、6molL-1 盐酸,其它试剂自选(装置 中必要的铁架台、铁夹、铁圈、石棉网、加热设备等在图中均已略去) 。 填写下列空白:

(1)实验进行时试管 A 中应加入的试剂是 ;烧瓶 B 的作用是 ; 烧瓶 C 的作用是 ;在试管 D 中收集得到的是 。 (2)实验时,U 型管 G 中应加入的试剂是 ;分液漏斗 H 中应加入 。 (3)烧瓶 I 中发生的反应有时要加入少量硫酸铜溶液,其目的是 。 (4)为了安全,在 E 管中的反应发生前,在 F 出口处必须 ;E 管中反应 开始后,在 F 出口处应 。 20.(14 分)硫代硫酸钠(Na2S2O3)可看成是一个 S 原子取代了 Na2SO4 中的一个 O 原子 而形成。研究性小组运用类比学习的思想,通过实验探究 Na2S2O3 的化学性质。 (1)他们提出如下猜想:猜想①:与 BaCl2 溶液反应有沉淀生成;猜想②:溶液呈中性, 且不与酸反应;猜想:无还原性,不能被氧化剂氧化。 他们提出上述猜想的依据是 。
3

(2)对于上述猜想②、③,他们设计实验方案,并进行实验。请在答题卡上按下表格式完 成相关的实验操作步骤、预期现象。请限选实验仪器与试剂:试管、玻璃棒、滴管、pH 试 纸:3 mol· L-1H2SO4、新制氯水、1 mol· L-1 BaCl2 溶液、Na2S2O3 溶液、蒸馏水。 (已知:BaSO4 易溶于水) 实验操作 猜想② 操作一: 操作二: 操作三: 实验现象或预 期实验现象 溶液 pH=8 S2O3 +2H =S↓+SO2↑+H2O
2+

现象解释(用离子方程式表示)

结论 Na2S2O3 溶液呈中 性,能与酸反应, 具有还原性,与 Na2SO4 的化学性 质不相似。

猜想③

(3)小组同学为确证经操作三后 Na2S2O3 被氧化,提出如下实验方案 __________________________________________________________。 四、 (本题包括 2 小题,共 19 分) 21.(11 分)为回收利用废钒催化剂 (含有 V2O5、VOSO4 及不溶性残渣),科研人员最新 ..... 研制了一种离子交换法回收钒的新工艺,主要流程如下:

回答下列问题: (1)工业由 V2O5 冶炼金属钒常用铝热剂法,该反应的氧化剂为_____________。 (2)滤液中含钒的主要成分为______________(填化学式)。 (3)该工艺中反应③的沉淀率(又称沉钒率)是回收钒的关键之一,该步反应的离子方程 式 ______________;沉钒率的高低除受溶液 pH 影响外,还需要控制氯化铵系数(NH4Cl 加入质量与料液中 V2O5 的质量比)和温度。根据下图判断最佳控制氯化铵系数和温度为 ___________、_________℃。

(4)用硫酸酸化的 H2C2O4 溶液滴定(VO2)2SO4 溶液,以测定反应②后溶液中含钒量,反应 方程式为: 2VO2++H2C2O4+2H+ = 2VOn+ + 2CO2↑+ mH2O, 其中 n、 m 分别为______________、 ________ 。

4

(5) 全矾液流电池的电解质溶液为 VOSO4 溶液, 电池的工作原理为: VO2++ V2++ 2H+ VO2++H2O+V3+,电池放电时正极的电极反应式为___________。 22.(8分)327K时在2L容器内发生反应: A(g) 2B(g)。在前40s 内各物质的量与时间 的关系如右图所示(假设反应匀速进行)。 (1)在20~40s内,反应速率 v(A)=_____________; (2)若达到平衡时,c(B)=0.06mol/L,请在图中 画出40~100s的反应进程曲线。 (3)若反应在473K进行,平衡时c(B)= 0.08mol/L,则该反应的逆反应为_________热 (填“放”、“吸”)反应。 (4)在一定温度下,实验测得如下结果 体系压强 平衡时A、B浓度关系 101kPa c(B)=3c(A) 202kPa c(B)=2c(A) 606kPa c(B)=4c(A)

从101kPa到202kPa,A、B平衡时浓度相对大小变化的原因是__________________。 五、(本题包括 1 小题,共 12 分) 23. (12 分)兔耳草醛是食品与化妆品工业中的香料添加剂.工业上可通过有机化工原料 A 制得,其合成路线如图所示:

已知: 催化剂 ①2CH2=CH2+O2 2CH3CHO △ KOH ②CH3CHO+CH3CHO CH3CH(OH)CH2CHO 完成下列填空: (1)A 的结构简式是 (2)上述合成路线中属于加成反应的有 写出由 D 获得兔耳草醛的化学反应方程式 (3)A 的同分异构体中符合以下条件的有 a.能使 FeCl3(aq)显紫色 b.能发生加聚反应 c.苯环上只有两个互为对位的取代基 (4)简要写出证明 C 中含有碳碳双键的实验步骤 种 ,B 的结构简式是 (填写反应编号)

5

2014 年全国高中学生化学素质和实验能力竞赛 (A 组高二)决赛试题参考答案及评分标准
一、选择题(本题包括 9 小题,每小题 2 分,共 18 分。每小题只有一个 选项符合题意) .... 题号 答案 1 C 2 A 3 B 4 C 5 C 6 B 7 B 8 B 9 C

二、选择题(本题包括 9 小题,每小题 3 分,共 27 分。每小题有一个或两个 选项符合题意。 ..... 若正确答案包括两个选项,只选一个且正确得 2 分,但只要选错一个就得 0 分) 题号 答案 10 D 11 D 12 BD 13 D 14 D 15 AC 16 AD 17 C 18 AC

三、 (本题包括 2 小题,共 24 分). 19.(10 分)(1)普通铁粉(或铁粉)(1 分); 作为水蒸气发生器(或用来产生水蒸气) (1 分);防止水倒吸(或用作安全瓶) (1 分); 氢气(1 分)。 (2)固体 NaOH(或碱石灰、CaO 等碱性固体干燥剂) (1 分); 6mol·L-1 盐酸(1 分)。 (3)加快氢气产生的速率。(2 分) (4)检验氢气的纯度;点燃氢气。 (2 分) 20. (14 分) (1)他们类比的物质是 Na2SO4, 而 Na2SO4 具有以下化学性质: 与 BaCl2 溶液反应生成沉淀; Na2SO4 溶液呈中性,且不与酸反应;Na2SO4 无还原性,不能被氧化剂氧化,因此他们提出以上猜想。 (2 分) (2) 实验操作 操作一:用玻璃棒蘸取 Na2S2O3 溶液,点滴到 pH 试纸的中央, 将试纸呈现的颜色与标准比色 卡对照 操作二:用滴管取少量 Na2S2O3 溶液于试管,然后逐滴滴入 3 -1 mol·L H2SO4,振荡 操作三: 用滴管取少量新制氯水 于试管,然后逐滴滴加少量 Na2S2O3 溶液,振荡 有淡黄色沉淀和无 色刺激性气味气体 产生 氯水颜色变浅 S2O3 +4Cl2+ 5H2O= 2— — + 2SO4 +8Cl +10H
2—

实验现象或 预期实验现象

现象解释 (用离子方程式表示)

结论

猜想 ②

猜想 ③

(操作各 2 分,现象各 1 分,离子方程式 2 分,共 10 分) (3)用滴管取少量反应后的溶液于试管, 向其中滴入氯化钡溶液, 若观察到有白色沉淀产生, 则说明 Na2S2O3 能被氯水氧化(2 分) 四、 (本题包括 2 小题,共 19 分) 21. (11 分) (1)V2O5(1 分) (2)VOSO4(1 分) 【多填其他物质不得分】
6

? (3)NH4 +VO 3 == NH4VO3↓ (2 分) 【不写“↓”扣 1 分】 4
+

80(各 1 分)

(4)2 2 (各 1 分) + + - 2+ (5)VO2 + 2H +e == VO +H2O(3 分) 【化学计量数不是最简整数扣 1 分】 22. (8 分) -4 (1)5×10 mol/L · s (2 分) (2)右图(各 1 分) (3)放(2 分) (4)增大压强,平衡向着总体积减小的方向移动(2 分)

五、 (本题包括 1 小题,共 12 分) 23.(12分) (1) . (2 分) (2)① ③ (1 分×2) +2H2O (2 分) ( 2 分 ),

(3) 8(2 分) (4)取少量试样,加入足量的新制 Cu(OH)2 悬浊液,加热至沸;冷却,取上层清液酸化,加 入溴水,若溴水褪色,证明含有碳碳双键。 (其它合理答案均给分 ) (2 分)

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