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2008北京化学竞赛试题及答案(高二)


2008 年北京市高中学生化学竞赛试卷(高中二年级)第 1 页(共 8 页)

2008 年北京市高中学生化学竞赛试卷(高中二年级)
2008 年 4 月 20 日下午 2:00—4:30
题号 满分 得分 评卷人 ·竞赛时间 2.5 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。 H 1.008 Li 6.941 C 12.01 N 14.01 O 16.00 Na 22.99 Al 26.98 Si 28.09 S 32.07 Fe 55.85 Cu 63.55 1 10 2 6 3 8 4 6 5 8 6 8 7 12 8 12 9 5

北 京
10 10 11 6 12 9 总分 100

第一题 单选题(共 10 分) (每一个答案得 2 分) A. 1. 下列有关实验现象叙述正确的是 A 。 B. Cu 跟浓 HNO3 反应后溶液呈绿色 C. Cu 溶于热、浓 H2SO4 后溶液呈蓝色 D.Na2SO4 溶液可使苯酚的乳浊液变得澄清 E. Mg 跟盐酸反应放出 H2 的速率持续减慢 2. 常温下,在溶液中可发生以下反应:①16H+ + 10Z + 2XO4 == 2X2+ + 5Z2 + 8H2O, - - - ②2M2+ + R2 == 2M3+ + 2R ,③2 R + Z2 == R2 + 2Z ,由此判断下列说法错误的是 C 。 - A. 常温下反应 2M2+ + Z2 == 2M3+ + 2Z 可以自发进行 B. Z 元素在反应①中被氧化,在③中被还原 - C. 氧化性强弱顺序为: XO4 < Z2 < R2 < M3+ - - D. 还原性强弱顺序为: X2+ < Z < R < M2+
- -

3.以多孔铂为电极,在右图装置中分别在两极区 通入 CH3OH 和 O2,发生反应产生电流,经测定, 电流方向由 b 到 a,下列叙述中正确的是 C 。

a A

b B

KOH溶液

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A.A 处通入 O2 B. 溶液中的阳离子向 a 极运动 C. 负极的电极反应为:2CH3OH + 16OH ? 12e == 2 CO32 + 12H2O D.总反应的化学方程式为:2CH3OH + 3O2 == 2 CO2 + 4H2O
- - -

4. 某二元酸(H2A)在水中的电离式为:H2A == H+ + HA ,


HA H+ + A2 ,则下列说法正确的是 B 。 - - A. 在 0.1mol/L 的 Na2A 溶液中,c(A2 ) + c(HA ) + c(H2A) = 0.1mol/L B. 若 0.1mol/L 的 NaHA 溶液 pH=2.0,则 0.1mol/L 的 H2A 溶液中,c(H+)<0.11mol/L C. 分别将同浓度(0.1mol/L)的 NaHA 和 Na2A 溶液稀释 10 倍,前者 pH 变化比后者大 - - - D.0.1mol/L 的 NaHA 溶液中离子浓度为:c(Na+)<c(HA )<c(H+)<c(A2 )<c(OH )
- -

5. 某溶液中含有:①HCO3 、②SO32 、③CO32 、④NO3 等四种阴离子,向其中加入足 量 Na2O2 固体后,假设溶液体积无变化,溶液中离子浓度基本保持不变的是 D 。 A. ② C. ①、④ B. ②、③ D. ④
- - - -

第二题(共 6 分)等电子体指的是含有相同电子数的分子或离子。按下列要求写出几个 与 N2 分子互为等电子体的物质的化学式。 (1)一种 AB 型分子,它是一种很有用的还原剂 CO (2)AB 型离子,它是一种重要的配位体 - CN


(3)A2B2 型分子 HC?CH(C2H2)

第三题(共 8 分)已知 Na2O2 和 H2O 反应时放热,在碱性介质中 H2O2 会发生自氧化还 原反应。现称取两份 3.0g Na2O2 试样,一份直接和 50 mL 的 H2O 反应;另一份先和 6mLH2O 反应,经 10min 后,再加入 44mL 的 H2O,不考虑溶液和空气中 CO2 的反应。

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两份溶液中哪种物质浓度基本相同,哪种物质不同,简述原因。 Na2O2 和 H2O 的反应式为:Na2O2 + 2H2O = 2NaOH + H2O2 因试样的量和 H2O 量相同,所以两份溶液中 NaOH 浓度基本相同。 (3 分) 在碱性介质中 H2O2 发生自氧化还原反应:2 H2O2 = 2H2O + O2 Na2O2 和 6mL、50mLH2O 反应释热量相同,和 6mL H2O 反应体系温度高、碱性大,有 利于 H2O2 分解。又,在碱性介质中 H2O2 只是发生分解但不完全,所以溶液(1)中 H2O2 浓度高于溶液(2) 。 (5 分)

第四题(共 6 分)某同学检查一种水溶液中是否含有 Cl 离子,他(1)加入 AgNO3 溶 液,析出白色沉淀; (2)接着他将此沉淀加入过量的氨水中,发现该沉淀溶解了; (3) 往此沉淀溶解的溶液中加入一定量的硝酸,发现溶液中重新析出白色沉淀。这样他肯定 - 原溶液中含有 Cl 离子,试用反应方程式解释上述(1) 、 (2) 、 (3)的实验现象。 (1) Ag+ + Cl == AgCl? - (2) AgCl + 2NH3? H2O == Ag(NH3) 2+ + Cl + 2H2O - (3) Ag(NH3) 2+ + Cl + 2H+ == 2NH4+ + AgCl? 若把反应方程式分步写,如正确照样给分,不写下面解释也可。 配离子 Ag(NH3) 2+ 在水溶液中存在离解平衡,当加入 HNO3,使 NH3 变成 NH4+,NH4+ 不是配离子,这样使平衡向右边移动,产生 Ag+。这样便再次生成 AgCl 沉淀。




第五题(共 8 分)请回答下列问题 (1) Al(27.0g/mol) 、Cu(63.5g/mol)的密度分别为 2.70g/cm3、8.93g/cm3,Al 和 Cu 都是面心立方结构,请求 Al 和 Cu 晶胞体积之比。 63.5/8.93 :27.0/2.70 =7.11:10.0 =0.71:1.0 铜晶胞体积为铝晶胞体积的 0.71 倍。 (3 分) (2) 已知硝基苯的极性大于苯酚,请比较两者在水中的溶解性,并说明理由。 苯酚能形成氢键,溶解度大。 (2 分) (3) NH3 为什么能和 BF3 反应,写出反应方程式。 BF3 为缺电子化合物,NH3 能提供电子对,两者以配位键结合: NH3 + BF3 == F3BNH3 (3 分)

第六题(共 8 分)电解含 D2O(重水)的 H2O,恒定电流为 1.00A(安培) ,经 100h,两 极共生成 34.5g 气体, 请计算产物中 D 和 H 原子数之比。 (一个摩尔电子的总电量为 9.65 4 ? 10 C,即法拉第常数 F, H、D 相对原子质量为 1.0、2.0)

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1.00 ? 100 ? 60 ? 60 / 9.65 ? 104C = 3.73F (2 分) 生成 O2: 3.73 ? 32.0 / 4 = 29.8g (2 分) 氢量: 34.5g ? 29.8g = 4.7g (1 分) 设:D 的物质的量为 x,则 H 的物质的量为(3.73?x) 2.0x + 1.0(3.73?x)= 4.7g x= 0.97 3.73 ? 0.97 = 2.76 D/H(原子) :0.97/2.76 = 0.351 (3 分)

第七题(共 12 分)不稳定的化合物 A 分子式 C3H4,经三分子聚合得到 B。B 与丁炔二 酸二甲酯共热得化合物 C, 后者经酸性高锰酸钾处理生成 D 并放出二氧化碳 1mol。 请给 出 A、B、C 的结构简式并为 A、B、D 命名。
CH3OOC A B O CH3OOC D O O O O COOCH3 CO2 C C COOCH3 C KMnO4 H+

CO2CH3 CH2 C CH2 CO2CH3 A:丙二烯 (1分) B:1,2,4—三亚甲基环己烷 (4分) C:(4分) D:2,4,6,9,11—四羰基十二碳二酸二甲酯 或2,4,6,9,11—四氧代十二碳二酸二甲酯 (3分)

注:原题中出现错误:请给出 A、B、D 的结构简式并为 A、B、C 命名。应为“请给出 A、B、C 的结构简式并为 A、B、D 命名” 。如学生写出了 C 的结构简式,给 4 分;若 重写了 D 的结构简式也给分;命名时若为 C 正确命名,给分;若为 D 正确命名,也给 分。但总分数不能超出本题总分数。C 的正确命名为:8 亚甲基-双环[4,4,0]1,3 十 二碳二烯-3,4 二酸。

第八题(共 12 分)化合物 A 分子式 C5H8,经臭氧化中性水解得到 B;而经酸性高锰酸 钾处理得到 C,B 和 C 分子中至少有一个相同的官能团。当它们分别与酸性重铬酸钾共 热时均放出 1mol 二氧化碳后得到同一化合物 D。请给出 A、B、C、D、的结构简式。

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A:

B: O O

C: O COOH

D:CH3COOH

第九题(共 5 分)已知下列反应的平衡常数: (1)HCN (2)NH3 + H2O (3)H2O H+ + CN ,K(1)Θ = 4.9 ×10 10 - - NH4+ + OH ,K(2)Θ = 1.8 ×10 5
- -

H+ + OH ,KwΘ = 1.0 ×10


-14

试计算下面反应的平衡常数 - NH3 + HCN NH4+ + CN KΘ =
[NH4+][CN ] [NH3][HCN] = [H+][CN ] [HCN]


[NH4+][OH ] [NH3][H2O]


[H2O] [H+][OH ]


= K(1)Θ? K(2)Θ / KwΘ = 4.9 ? 10 10 ? 1.8 ? 10 5 / 1.0 ? 10 14 = 0.88 (写出式子即可得 3 分,答案正确的满分。 ) 第十题(共 10 分)纯水的饱和蒸汽压与温度 关系如下图所示,该图是根据水的饱和蒸汽 压 p 的对数 lg p 对温度的倒数 1
H2O H2O

+ +

T

/kPa )

+

作图得出的直线关系。该直线可用一般代数 A +B 方程式表示: lg pH2O = T A 为直线斜率,B 为截距。实验证明,常 数 A 与 H2O 的摩尔蒸发焓(Δ vapΗ Θm)有关, 在温度变化不大时,它可视为常数,即: A = ?Δ vapΗ Θm /2.303R ,则上述直线方程可 写为:

lg (pH

2O

+ +

lg p H2O =

?(Δ

vapΗ

Θ

m

/2.303R)×

1

+B T

1 T

(K-1)

有人通过实验得出水的炮和蒸汽压与温度的关系式为:

lg p = 11.102

2265
T

(a)
vapΗ
Θ

(1)根据式 a,求出 H2O(l) H2O(g)的摩尔相变焓?Δ (2)请利用下列数据,从理论上求出 H2O 的Δ vapΗ Θm。

m(H2O)

H2O(l)的Δ fΗ Θm=-285.8 kJ/mol H2O(g)的Δ fΗ Θm=-241.8 kJ/mol (3)利用(1) 、 (2)中求出的数据,计算实验值得相对偏差。 (4) 根据式 a, 求 ①平均海拔为 4500m 的西藏高原上, 大气压力为 5.73?104Pa 时 水的沸点为多少? ②在高压锅炉内当水蒸气压达到 1000 kPa 时,水的沸点是多少?

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Θ

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?Δ vapΗ m /2.303R = 2265 Δ vapΗ Θm = 2.303 ? 8.341 ?2265 = 43.4 kJ/mol (2 分) (1) Δ vapΗ Θm = -241.8 + 285.8 = 44.0 kJ/mol (2 分) (2) [(43.4 – 44.0)/44.0] ?100% = -1.4% (2 分) 4 (3) ① lg 5.73 ? 10 = 11.102 ? 2265/T ? T = 357.04 K,t ? 84° C (2 分) 3 ② lg 1000 ? 10 = 11.102 ? 2265/T ? T = 443.94 K,t ? 171° C (2 分) 注:原题中最后一问错打成(1) ,应改为(4) ;在该问中: “根据式 M”一句应为“根 据式 a” 。 第十一题(共 6 分)实验测得 H3、O3 分子构型分别为等边三角形和等腰三角形,O3 中 O—O 键夹角为 116.8?,H3、O3 的偶极矩分别为 0 和 0.53D(德拜) ,请回答下列问题。 (1) 说明 H3、O3 原子间成键情况(2 分)
H H H 1s ?离域
2p

?

?

两个?,一个

(2) 计算 H3、O3 中 H—H、O—O 键的键矩(2 分) O H—H 键矩为零 ?O—O = 0.51D O O (3) 判断 H3、O3 中 H—H、O—O 键的极性,对于极性键在分子中标明原子所带电荷 的正负(2 分) H—H 非极性共价键 O—O 极性共价键
O O
??

?

O ??

第十二题(共 9 分)有 H2S、[CH3]+、PCl5 三种微粒 (1) 请分别画出它们的构型,并指明键角间、键长间的关系(4 分)
Cl(4) S H(1)
o

H(1)

92

H(2)

H(2)

?? ?? C ??

Cl(1) H(3)
o

?? P

?? ??

C(3)

Cl(2)

(

lSH1 = lSH2

??????????????????

Cl(5) ?????????????????? o PCl(4) , PCl(5) 平面 lPCl(1) = lPCl(2) = l PCl(3) lPCl(4) = lPCl(5) > lPCl(1)

lCH(1) = lCH(2) = lCH(3)

(2) 说明各自成键情况(3.5 分)
S H键
3p

C H键 1s H C的sp2 杂化轨道 与H的1s

P—Cl(1) 、P—Cl(2) 、P—Cl(3)是 P 的 3s3p2

S

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杂化与 Cl 的 3p 形成化学键; P—Cl(4) 、P—Cl(5)是 P 的 3p 与 3dz2 杂化 与 Cl 的 3p 结合生成化学键。 (3) 判断它们各自有无偶极距(1.5 分) H2S 的 ? ? 0 [CH3]+的 ? ? 0 PCl5 的? ? 0



稿



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