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2012年全国高中学生化学竞赛重庆赛区预赛试题及答案


2012 年全国高中学生化学竞赛(重庆赛区预赛)试题 (高二组)
(2012 年 5 月 20 日 9:00-11:00)

题号 满分 得分 评卷人 考生须知:
? ? ? ? ? ?

1 20

2 12

3 10

4 6

5 8

6 7

7 11

8 6

9 10

10 10

总分 100

竞赛时间 2 小时。迟到超过半小时者不能进考场。开始考试后 1 小时内不得离场。考试时间结束时,把试卷 (背面朝上)放在桌子上,立即起立撤离考场。 试卷装订成册,不得拆散。 第 1 题答案填写在第 1 题号下面的表格内,其它所有解答必须写在制定的方框内,不能用铅笔及红笔填写。 姓名、所属学校必须写在首页左侧规定位置,写在其它地方者按废卷论处。 允许使用无贮存信息功能的非编程计算器以及直尺等文具。 可能用到的相对原子质量: C-12 O-16 Ca-40 Cr-52.0 Mn-55.0 Cu-64 Ba-137

第 1 题(20 分)选择题(单选) 题号 答案 1-1.2011 年诺贝尔化学奖揭晓,以色列科学家达尼埃尔· 谢赫特曼获奖理由是( A.因发现准晶体而获奖 B.因核糖体的结构和功能的研究而获奖 C.在发现和研究绿色荧光蛋白方面做出贡献而获奖 D.在有机合成领域中钯催化交叉偶联反应方面的卓越研究成果而获奖 1-2.右表中 a-e 代表周期表中的五种短周期元素,下列说法中正确的是( A.c和d的气态氢化物稳定性强弱为c的小于d的 B.a、b和c第一电离能的大小顺序为a<b<c C.ad3和ed4分子中的中心原子均为sp3杂化 D.e与c形成的化合物的晶体类型为离子晶体 1-3.下列说法错误的是( ) 。 .. A.用盐酸或 NH4Cl 溶液可溶解 Mg(OH)2 沉淀 B.可用氨水鉴别 AlCl3、ZnSO4 和 CuSO4 三种溶液 C.附着在试管内壁上的 AgCl 固体可用氨水溶解而洗去 D.除干燥 CO2 中混有的少量 SO2 可将混合气体通过盛有酸性 KMnO4 的溶液 1-4.在 pH=1 的溶液中,可以大量共存的离子组是( A.Cu2+、Fe2 、 SO
+ +
24

1-1

1-2

1-3

1-4

1-5

1-6

1-7

1-8

1-9

1-10

) 。

) 。

a e

b

c d

) 。


、Br



B.Ca2 、Na+、 HCO 3 、 NO 3

C.Al3 、Fe3+、SCN 、Cl





D. Na 、 NH ? 、ClO3-、I 4





1-5.二氯化二硫(S2Cl2)是广泛用于橡胶工业的硫化剂,其分子结构如右图所示。常温下, S2Cl2 是一种橙黄色液体,遇水易水解,并产生能使品红褪色的气体。下列说法中错误的是 ..
1



) A.S2Cl2的结构式为Cl—S—S—Cl B.S2Br2与S2Cl2结构相似,沸点S2Cl2>S2Br2 C.S2Cl2为含有极性键和非极性键的极性分子 D.S2Cl2与H2O反应的化学方程式可能为:2S2Cl2+2H2O=SO2↑+3S↓+4HCl 1-6.已知 25℃时,Ka(HF)=6.0× 4,Ksp(MgF2)=5.0× 10 10
- -11

。现向 1 L 0.2 mol/L HF 溶液中加入 1 L 0.2 mol/L

MgCl2 溶液。下列说法中正确的是(

) 。
+ - + -

A.25℃时,0.1 mol/L HF 溶液中 pH=1 B.0.2 mol/L MgCl2 溶液中离子浓度关系为 2c(Mg2 )=c(Cl )>c(H )=c(OH ) C.2HF(aq)+Mg2 (aq)


MgF2 (s)+2H (aq),该反应的平衡常数 K=1.2× 7 10



D.该反应体系中有 MgF2 沉淀生成 1-7.普拉西坦是一种改善记忆、抗健忘的中枢神经兴奋药,其结构如下图,下列关于普拉西坦的说法正确的 是( ) 。
H 2C H 2C C H C N C O CH2 CH2

A.它既有酸性,又有碱性 B.它的二氯取代物有两种 C.它可以发生水解反应 D.分子中C、N、O原子均处于同一平面 1-8.可逆反应 PCl5(g) 正确的是( ) 。

O

PCl3(g) + Cl2(g) 在密闭容器中进行,其焓变小于零,当达到平衡时,下列说法

A.平衡条件不变,加入催化剂使平衡向右移动 B.保持体积不变,通入氯气使压力增加 1 倍,平衡向左移动 C.保持体积不变,加入氮气使压力增加 1 倍,平衡向左移动 D.向体系通入惰性气体,或降低温度,平衡向右移动 1-9.已知: Ti(s) + Cl2(g) = TiCl2(s)
? r H m = -513 kJ· -1,则( mol
?

) 。

A.在任何温度下,正向反应是自发的 B.在任何温度下,正向反应是不自发的 C.高温下,正向反应是自发的;低温下,正向反应不自发 D.高温下,正向反应是不自发的;低温下,正向反应自发 1-10.若用强度为 I 安培的直流电电解足量的 CuSO4 溶液,当通电时间为 t 秒时,阴极析出金属 Cu 的质量为 m 克,则阿伏加德罗常数 NA 的值是( A.
mq 32 It

)。 (设每个电子所带的电量为 q 库仑) C.
64 It mq

B.

32 It mq

D.

mq 64 It

第 2 题(12 分)金属镍及其化合物在合金材料以及催化剂等方面应用广泛。请回答下列问题: 2-1.写出 Ni 原子的核外电子排布式; 2-2.NiO、FeO 的晶体结构类型均与氯化钠的相同,Ni2+和 Fe2+的离子半径分别为 69 pm 和 78 pm,(1)比较 NiO 和 FeO 的熔点高低;(2)指出 NiO 晶胞中 Ni 和 O 的配位数; 2-3.丁二酮肟(HON=C(CH3)C(CH3)=NOH)常用于检验 Ni2+:在稀氨水介质中,丁二酮肟与 Ni2+反应可生成鲜红 色沉淀 A,(1)画出 A 的结构式,(2)指出 A 结构中碳原子的杂化轨道类型。 2-1
2

2-2

(1) (2)

2-3

(1)

(2)

第 3 题(10 分)在一定条件下,科学家利用从烟道气中分离出 CO2 与太阳能电池电解水产生的 H2 合成甲醇,其 过程如下图所示,试回答下列问题:
阳 光 光电池 电解水 H2 CO 2 合 成 塔

甲醇

烟道气

吸收池

加 热

乙醇胺

乙醇胺

3-1.15~20 %的乙醇胺(HOCH2CH2NH2)水溶液具有弱碱性,上述合成线路中用作 CO2 吸收剂。用离子方程式 表示乙醇胺水溶液呈弱碱性的原因。 3-2. 3OH、 2 的燃烧热分别为: H=– 725.5 kJ/mol、 H=– 285.8 kJ/mol, CH H △ △ 写出工业上以 CO2、 2 合成 CH3OH H 的热化学方程式。 3-3.以渗透于多孔基质的惰性导电物材料为电极,用 35~50 %KOH 为电解液,甲醇和空气为原料,构成碱性燃 料电池。请写电极反应。 3-4.500℃时,密闭容器中充入 1 mol/L CO2 和 3 mol/LH2 发生反应:
催化剂

CO2(g)+3H2(g) 测得有关数据如下:

高温高压

CH3OH(g)+H2O(g)

反应时间/min c(CO2)/mol · L 是放热还是吸热。 3-1
-1

3 0.50

5 0.37

7 0.30

10 0.25

13 0.25

计算 500℃时该反应的平衡常数 K(保留一位小数)和平衡时 CO2 的转化率,温度升高,K 值增大,判断正反应

3-2 负极反应: 正极反应: 3-4 平衡常数 K 为: 平衡时 CO2 的转化率为: 正反应是

3-3

第 4 题(6 分)回答有关硝酸的下列问题: 4-1.根据 HNO3 的分子结构,指出分子内有几个??键,说明 HNO3 为什么不稳定? 4-2.为什么久置的浓 HNO3 会变黄?
3

4-1

4-2

第 5 题(8 分)化学兴趣小组对某品牌牙膏中摩擦剂成分及其含量进行以下探究:查得资料:该牙膏摩擦剂由碳 酸钙、氢氧化铝组成;牙膏中其它成分遇到盐酸时无气体生成。设计牙膏样品中碳酸钙的定量测定方案为:利用 下图所示装置(图中夹持仪器略去)进行实验,充分反应后,测定 C 中生成的 BaCO3 沉淀质量,以确定碳酸钙 的质量分数。依据实验过程回答下列问题:

5-1.实验过程中需持续缓缓通入空气,说明其作用。 5-2.写出 C 中反应生成 BaCO3 的化学方程式。 5-3.实验中准确称取 8.00 g 样品三份,进行三次测定,测得 BaCO3 平均质量为 3.94 g 。计算样品中碳酸钙的质 量分数(要求计算过程)。 5-4.有人认为不必测定 C 中生成的 BaCO3 质量,只要测定装置 C 在吸收 CO2 前后的质量差,一样可以确定碳酸 钙的质量分数。你认为按此方法测定对结果有何影响,说明其原因。 5-1 5-2

5-3

5-4

第 6 题(7 分)下图是工业制取 Cr2O3 流程图。已知:溶液 A 中含 Na2CrO4 和 NaFeO2;D 是实验室常用的氧化 剂;―氧化碱熔‖是指在通入空气条件下跟 Na2CO3 共熔。

4

铬铁矿 Fe(CrO 2 ) 2

氧化碱熔后用水浸取 溶液 A

沉淀 B 中和至中性 中和液 强热 溶液 晶体E 浓缩 酸化 G 浓硫酸 D 水 C K Cl

F

6-1.写出框图中物质 B、D、F 的化学式; 6-2.写出 Fe(CrO2)2→A 和 E→G 的化学方程式。 6-1 B: Fe(CrO2)2→A: D: F:

6-2

E→G:

第 7 题(11 分)称取 10.00 g 含铬、锰的钢样,经过适当处理后,铬和锰被氧化为 CrO

24

及 MnO -4 溶液共有 25.00

mL,取其 10.00 mL,调节酸度以 BaCl2 为沉淀剂,使铬全部沉淀,得到 BaCrO4 沉淀 0.0549 g。 另取一份 10.00 mL,并以 Fe2+ 标准液滴定,用去 0.0750 mol/L Fe2+ 溶液 15.95 mL。 请写出有关反应式并计算出 Cr 和 Mn 含 量(要求计算过程) 。

第 8 题(6 分)化合物 A 的分子式为 C9H10O3,不溶于水、稀 HCl 及稀 NaHCO3 溶液,但能溶于 NaOH 溶液。A 与稀 NaOH 共热后,冷却酸化得沉淀 B (C7H6O3),B 能溶于 NaHCO3 溶液并放出气体,B 与 FeCl3 溶液作用呈现 出紫色; 与乙酸酐作用生成 C, 是一种历史悠久的解热镇痛药。 在其三种同分异构体中酸性最强 A C B (pKa1=2.98) 。 请写出 A、B、C 的结构简式。 A 的结构简式: B 的结构简式: C 的结构简式:

5

第 9 题(10 分)某烃 A 相对于氢气的密度为 35,一定量 A 在足量的氧气中完全燃烧,得到等物质的量的 CO2 和 H2O,A 能发生如下转化(图中的无机产物均已略去) 。其中 F 能发生银镜反应,E 不能发生银镜反应;G、H 互为同分异构体,G 中只含 1 个甲基。
R R CH OH C OH
'

O R '' H IO 4 R C HO + R ' C R ''

已知:

A

Br 2 /CCl 4 反应Ⅰ

B

NaOH/H 2 O

C

氧化

G(C 5 H 8 O 2 ) D(C 5 H 10 O 3 )
反应Ⅱ

E HIO 4 F

浓 H 2 SO 4

H(C 5 H 8 O 2 )

I(C 10 H 16 O 4 六 元 环 状 化 合 物 )

9-1.指出反应 I 化学反应类型; 9-2.写出 F 和 G 的结构简式; 9-3.写出 B→C 和 D→I 的化学方程式; 9-4.I 有多种同分异构体,其中某一种同分异构体满足以下条件:① 六元环,②环上的一硝基取代物只有一种, ③1 mol 该物质与足量的 NaHCO3 作用放出 2 mol 气体,写出该同分异构体的结构简式。 (不考虑立体异构) 9-1 反应 I 的反应类型为: F 的结构简式为: G 的结构简式为:

9-2

9-3

B→C:

D→I:

9-4

第 10 题(10 分)化合物 A(C6H12O)能与 2,4-二硝基苯肼反应,在碱性条件下与银氨溶液作用无银镜产生;D 和 E 互为同分异构体,其中 D 可使 H2CrO4 溶液变绿,而 E 不能。
A (C 6 H 12 O ) 催化加氢 B(C 6 H 14 O ) 浓 H 2 SO 4 C(C 6 H 12 ) (1) O 3 (2) Zn, H 2 O D+E

10-1.请写出 A、B、C、D 的结构简式(不考虑立体异构) ;
6

10-2.请写出 A 和 2,4-二硝基苯肼作用的化学方程式。 10-1 A: C: 10-2 B: D:

7

2012 年全国高中学生化学竞赛(重庆赛区预赛) (高二组参考答案)
第 1 题(20 分)选择题(单选) 题号 答案 1-1 A 1-2 C 1-3 D 1-4 A 1-5 B 1-6 D 1-7 C 1-8 B 1-9 D 1-10 B

第 2 题(12 分) 2-1 [Ar]3d84s2(或 1s22s22p63s23p63d84s2 (2 分) 2-2 NiO 的熔点高于 FeO; 分)Ni 和 O 的配位数都是 6(2 分) (2 2-3

(4 分) ;sp 、sp

2

3

(各 1 分)

第 3 题(10 分) 3-1 HOCH2CH2NH2 + H2O HOCH2CH2NH3 + OH
+ -

(2 分) (2 分) (1 分) (1 分)

3-2 CO2(g)+3H2(g)=CH3OH(l)+H2O(l); △ H=– 131.9 kJ/mol 3-3 负极反应:CH3OH-6e +8OH =CO3 +6H2O 正极反应:O2+4e +2H2O=4OH 3-4 5.3(2 分)
- - - -

2-

75% (1 分) 吸热(1 分)

第 4 题(6 分) 4-1 分子内有四个?? 键; 分) 在 HNO3 分子中 N 处于最高氧化态,无 d 轨道不能生成反馈键,具有较大 (2 的不对称性,因而不稳定。 分) (2 4-2 因为 4HNO3

= 4NO ? + 2H O + O ?
2 2 2

NO2 溶于 HNO3 即黄

(2 分)

第 5 题(8 分) 5-1 (1) 可搅拌 B、 中的反应物; C (2) 把生成的 CO2 气体全部排入 C 中, 使之完全被 Ba(OH)2 溶液吸收。 (2 分) 5-2 5-3 CO2+Ba(OH)2=BaCO3↓+H2O (1 分)
0 . 02000 ? 100 8 . 00

n(BaCO3)=3.94/197=0.0200(mol), 则 n(CaCO3)=0.0200 mol,质量为 2.00g, 则样品中碳酸钙的质量分数:
? 100 % ? 25 % (2 分)

5-4 分)

使测定结果明显偏高;(1 分)因为 B 中的水蒸气、氯化氢气体等进入装置 C 中(或其他合理答案)(2

第 6 题(7 分) 6-1 B: Fe(OH)3 D: K2Cr2O7 F:H2CrO4(各 1 分)
高温

6-2 4Fe(CrO2)2+10Na2CO3+7O2

8Na2CrO4+2NaFeO2+10CO2↑(2 分) 8Na2CrO4+2Fe2O3+8CO2↑(1 分) 2NaFeO2+CO2↑(1 分)]

或[4Fe(CrO2)2+8Na2CO3+7O2


高温 高温

Fe2O3+Na2CO3

4CrO3

2Cr2O3+3O2↑(2 分)
8

第 7 题(11 分) Ba2+ + CrO
24

= BaCrO ↓
4

(1 分) n(BaCrO4)=0.0549 / 253.0 = 2.17 ? 10-4 (mol) (1 分)
?4

BaCrO4 摩尔质量为 253.0 g/mol 所以 Cr 的质量分数为 因为 CrO
24 ?

52 . 0 ? 2 . 17 ? 10
3+

? 25 . 00

10 . 00 ? 10 . 00
3+ 2

? 100% = 0.282%

(2 分)

+ 3Fe2+ + 8H+
2+

M n O4 + 5Fe
25 . 00 ? 55 . 0 ?

= Cr + 3Fe + 4H O + 8H = Mn + 5Fe + 4H O
+ 2+ 3+ 2

(2 分) (2 分)

所以 样品中含 Mn 为:
1 0 . 0750 ? 15 . 95 ?4 ( ? 2 . 17 ? 10 ? 3 ) 5 1000 ? 100 % ? 0 . 150 % (3 分) 10 . 00 ? 10 . 00
O

第 8 题(6 分)
OH
OH

O CCH 3

A: 第 9 题(10 分) 9-1 9-2

COOC 2 H 5

B:

COOH

C:

CO O H

(各 2 分)

加成(1 分) F:
H C O H

(1 分)

G: CH 2

C

COOH

(2 分)

CH 2CH 3

CH3

CH3 CH2 Br

9-3

B→C:

C H 3C H 2C Br
OH

+ 2N aO H

H 2O

C H 3C H 2C
OH
O

CH 2
OH

+ 2N aBr (2 分)

D→I:

2CH 3

C

COOH

浓 H 2SO 4

O O

O

+ 2H 2O (2 分)

CH 2CH 3
H 3C HOOC CH3 COOH

9-4

(2 分)

第 10 题(10 分) 10-1 A:(CH3)2CHCOCH2CH3 C:(CH3)2C=CHCH2CH3
O 2N

B:(CH3)2CHCH(OH)CH2CH3 D:CH3CH2CHO (各 2 分)
O 2N NO2 (CH 3 ) 2 CH C NNH N O 2 + H 2O

10-2

(CH 3 ) 2 CH CO CH 2 CH 3 + H 2 N N H

CH 2 CH 3

(2 分 )

9


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