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高二化学竞赛检测试题及答案与评分标准


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高中学生化学竞赛试卷(高中二年级)

题号 满分 得分 评 卷 人

1 9

2 9

3 4

4 5

5 8

6 6



7 10

8 5

9 8

10 11 12 总分 9 22 5 100

·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 1.008 C 12.01 N 14.01 O 16.00 Ni 58.70 Fe 55.85

第 1 题 选择题(9 分) (单选或多选,每选 1.5 分) (1)化学在生产和生活中有着广泛的应用。下列说法错误的是 (
A.用聚乙烯塑料作食品包装袋 B.SiO2 是制备光纤导线的主要材料
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)

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C.用浸泡过高锰酸钾溶液的硅藻土吸收水果产生的乙烯以延长 货架期 D.民间用明矾作净水剂除去水中的悬浮物 (2)下列离子方程式正确的是 A.向 NH4HSO4 溶液中滴加少量的 Ba(OH)2 溶液 Ba2++2OH-+NH4++H+== BaSO4↓+NH3·H2O+H2O B.向漂白粉溶液中通入过量的 SO2 气体 ClO-+SO2+H2O== HSO3-+HClO C.向偏铝酸钠溶液中通入 CO2 气体 AlO2-+CO2+2H2O== Al(OH)3↓+HCO3- D.海水中的 Fe2+ 在铁细菌的催化下被氧化成 Fe2O3 4Fe2++8OH-+CO2==2Fe2O3+HCHO+3H2O (3)已知:N2(g)+3H2(g) 2NH3(g) △H = -92.4 kJ·mol-1,在温 ( )

度、容积相同的 3 个密闭容器中,按不同方式投入反应物,保持 恒温、恒容,测得反应达到平衡时的有关数据如下: 容器 实验 1 2 实验 3 实验

反 应物 投入 量 始 1mol N2、3mol 2mol NH3 4mol NH3 态 NH3 的 平 衡 浓 度 /mol· -1 L 反应的能量变化 放出 a kJ 吸收 b kJ
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H2 cl c2 c3

吸收 c kJ

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体系压强( Pa) 反应物转化率 下 ( 列 ) A.2 cl > c3 B.a + b = 92.4 C.2 p2 < p3 D. 1 + α3) < 1 (α 说

p1 α1 法 正

p2 α2 确

p3 α3 的 是

(4)下列溶液中微粒的物质的量浓度关系正确的是

(

)

A.室温下,向 0.01 mol·L-1 NH4HSO4 溶液中滴加 NaOH 溶液至 中性: c(Na+)>c(SO42-)>c(NH4+)>c(OH-)=c(H+) B.25℃时,pH =4.75、浓度均为 0.1 mol·L-1 的 CH3COOH、 CH3COONa 的混合液:c(CH3COO-)+c(OH-)<c(CH3COOH) +c(H+) C.25℃时,pH=2 的 HCOOH 与 pH=12 的 NaOH 等体积混合: c(CHCOO-)+c(H+)<c(Na+)+c(OH-) D.0.1 mol/L Na2CO3 溶液与 0.1mol/L NaHCO3 溶液等体积混合: 3 (CO32-)+3 (HCO3-)+3 (H2CO3)=2 (Na+) (5)现有 3.5t 质量分数为 70%的硫酸和 2.5t 含杂质 20%的烧碱(杂 质不参加反应) ,足量的铝屑。用上述原料最多生产 Al(OH)3 的 质量是 ( )
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A.1.3t

B.2.6t

C.5.2t

D.6.5t

第 2 题( 9 分) 如图,A 为用惰性电极电解饱和食盐水(含少量 Ca2+、Mg2+)的 装置。
电源

a CuO

b 碱石

饱和 B A 食盐水

E 灰 Na2S NaOH 溶 C 溶液 D液 酚酞

(1)电解时,电极 a 附近溶液出现浑浊,请用离子方程式表示原因

(2)一段时间后,C 中溶液可出现浑浊,写出浑浊的原因,用 离子方程式表示:

(3)随反应的进行,D 中溶液红色褪去。 请简述 D 中溶液红色褪去现象的可能的两种主要原因

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请根据你的推论,设计简单实验证明红色褪去的主要原因,简 述主要操作、现象和结论 ..

第 3 题( 4 分) 6° 时,苯甲酸在 H2O (I)、C6H6 (II)中浓度(mol/L)及分配比 C 见表: c(I) c(II) c(I) / c(II) 0.003 29 0.005 97 请说明 c(I)/c0.5(II)为定值的原因。 0.0495 0.117 0.0211 0.0156 0.211 c(I) / c0.5 (II) 0.0213

第 4 题( 5 分) 1000° 时,FeO + H2 C Fe + H2O,K = 0.52,欲使容器

中 1.0 mol FeO 被还原,至少需多少物质的量的 H2

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第 5 题( 8 分) 1834 年 Faraday 作电解 H2SO4(稀)水溶液实验时,发现阳极形 成的 O2 量少于理论量;经电解后,溶液的氧化性显著强于 H2SO4 溶液。他怀疑阳极形成了 H2O2,但实验结果是否定的。如果你遇 到以上实验过程,用什么实验可以证实电解后溶液的氧化性增强, 且没有 H2O2 生成(限制条件:每个实验只能选用一种试剂) ,写出 相应的反应方程式。

1891 年 Marshall 把 MnSO4 溶液加到电解后的 H2SO4 溶液中, 有 MnO4-生成,分析得知溶液中的阴离子只有 SO42-及极少量的 OH-。请写出两个反应的方程式及阳极产物的化学名称。

第 6 题( 6 分) 无色浓 HNO3 和金属反应后不久, 溶液呈现蓝色时, 速率增快。
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目前认为,这是浓 HNO3 被还原形成 HNO2 之故,HNO2 的氧化 性、氧化反应速率均强于 HNO3。现作以下两个实验并请解释现 象。 (1)取 50 mL 浓 NH3· 2O 两份,一份加 10 mL H2O,另一份加 10 H mL 3% H2O2,再同时加入 Cu。发现加 H2O2 溶液的反应快.写出原 因和反应方程式。

(2)取 50 mL 浓 HNO3 两份,一份加 10 mL H2O,另一份加 10 mL 3% H2O2,再同时加入 Cu。发现加 H2O2 溶液的反应慢.写出原因 和反应方程式。

第 7 题( 10 分) 光催化是新发展的一个催化技术,TiO2 是目前研究成功的应用广 泛的光催化剂, 它是由金红石矿(主要成分为 TiO2)先制备为 TiCl4, 再转化为纯 TiO2。 物种 TiO2(s TiCl4( Cl2(g) O2(g) C(s) CO(g) ) g) Θ ΔrΗ m –944. –763. 0 0 0 –110. /kJ?molˉ1 7 2 5 Θ 1 S m/J?molˉ ? 55.02 354.9 223.1 205.1 5.74 197.7 Kˉ1 请根据表中数据 (1) 计算反应:TiO2(s) + 2Cl2(g) = TiCl4(g) + O2(g) 298K 的Δ rΗ
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Θ

m

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和Δ rS m,该反应能否正向进行?
Θ

(2) 计算反应 2C(s) + O2(g) ? 2CO(g) 298K 的Δ rΗ m 和Δ rS m, 并判据反应在 298K 进行的方向。 rΗ m = –221 kJ/mol Δ Δ rS m = 1 1 59/ J?molˉ ?Kˉ
Θ Θ Θ Θ

(3) 为得到纯的 TiCl4, 有人设计如下方案: 2(s) + 2Cl2(g) + 2C(s) TiO ? TiCl4(g ) + 2CO(g)。计算该反应 298K 的Δ rΗ m 和Δ rS m,并判据 反应进行的方向。
Θ Θ

第 8 题( 5 分) 在三个试管中盛 0.020 dm3 的 Fe(OH)3 溶胶,分别加入三种电解 质溶液(浓度为 c,体积为 V)使其聚沉,不同浓度所需量如下: 溶液 c/ mo1?dmˉ3 V/dm3 0.021 0.125 7.4×10ˉ3 NaCl 1.00 Na2SO4 0.0050 Na3PO4 0.0033

试计算各电解质的聚沉值 (一定时间内聚沉所需的电解质最低浓 度) 、聚沉值之比。有人提出一般聚沉值大致与反离子价(胶粒带相 反电性的离子价数)的 6 次方成反比,根据以上实验请对此规则作出 评论。

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第 9 题( 8 分) NiO 晶体为 NaCl 型结构,将它在氧气中加热,部分 Ni 将氧化为 Ni3+,成为 NixO(x<1)。今有一批 NixO,测得密度 ? 为 6.47g· -3,用波 cm 长 ? =154pm 的 X 射线测得立方晶胞衍射指标为 111 的衍射角
?

=18.71° (Ni 的原子量为 58.70) 。

(1) 计算 NixO 的立方晶胞参数 a

(2) 化学式

计算 x 值,并标明 Ni 的氧化数的

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(3) Ni 晶体中, 2-的堆积方式怎样?Ni 在堆积中占据那种空隙? O 占有率多少?

第 10 题(9 分) 1985 年 Kroto 和 Smaller 领导的研究小组发现了以 C60 为代表的碳 的另一个家族,极大地丰富了碳化学。认识 C60 有利于制备新性质 的化合物,请问: (1) C60 这个封闭多面体由多少个五元环和六元环的面组成, 共

有多少条边?

(2) C60 中每一个碳参加形成 2 个六元环和一个五元环,形成 3 个? 键和离域? 型键。 间的夹角为 116° 求离域? 型键所含单个 ? , 碳的 sp 的成分及与? 键间的夹角。

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(3) 由于生成条件的不同 C60 可堆积成不同的晶体结构。其中 有立方最密堆积,晶胞参数为 a=1420pm。 (a)计算其晶体密度 ?

(b)

计算 C60 球体半径 R

第 11 题(22 分) 请你给出化合物 A—K 的结构简式。其中 D 的相对分子质量为 100。
C l2 B 500 C C C l4 B r2 C 3H 5B r2C l N a O H /H 2 O A E C D
O 2 /催 化 剂 催化剂/

聚合 G (C 8 H 8 O 2 ) H K 高聚物

J

催化剂/

C H 3O H N a O H /H 2 O F I H
+

C

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第 12 题(5 分) 完成下列反应式,写出产物的结构简式。

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( 1)

HCl 1 m ol
HCl 1 m ol

A

( 2)

B’

B

( 3)

HCl 2 m ol

C

( 4)

HCl 2 m ol

D

2011 年北京市高中学生化学竞赛试题答案 (高二年级) 第 1 题( 9 分 )每选 1.5 分(1)A(2)C(3)B & D(4)A(5) C 第 2 题( 9 分 ) (1)2H+ + 2e- == H2↑,Mg2+ + 2OH- = Mg(OH)2? 分) (2)Cl2 + S2- = 2Cl- + S (1 (2

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分) 如写 Cl2 + H2S = 2HCl + S 扣 0.5 分 (3)A 中逸出 Cl2 与水反应生成有强氧化性的 HClO,有漂白作用使 红色褪去 ,此为氧化为主的原因。另一种原因,可能是 H+中 和了 OH-造成褪色。 (3 分)

向褪色溶液中再滴加酚酞,又显红色,即主要为氧化;向褪色的 溶液中加入适量 NaOH 溶液, 若红色出现, 则则可能主要为中 和。 第 3 题( 4 分 ) 和 C6H6 中的平方根比为定值表明苯甲酸为二聚体(C6H5COOH)2 第 4 题( 5 分 ) 设需要 H2 的物质的量为 n FeO + H2 始态 平衡态 n n–x x 得 x = 2.9(mol) Fe + H2O (3 分)

今 x = 1.0(mol) 代入 n/( n–x) = 0.52 至少需加 2.9 mol H2 第 5 题( 8 分 )

(氧化性增强:用 I-被氧化成 I2 的溶液颜色来判断 无 H2O2 生成:用滴加 KMnO4,不褪色并无 O2 生成来判断 2MnO4 - + 5H2O2 + 6H+ = 2Mn2+ + 5O2 + 8H2O (5 分) 注:用其他方法证明其氧化性增强,且无 H2O2 生成亦可得满分。 阳极反应: 2 SO42- – 2e- = S2O82- ,过二硫酸根
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5S2O82 - + 2Mn2+ + 8H2O = 10SO42 - + 2MnO4 - + 16H+ (3 分) 第 6 题( 6 分 ) (1)H2O2 氧化 Cu,Cu(II)和 NH3 配位 Cu + H2O2 + 4 NH3· 2O = Cu(NH3)42+ + 2 OH - + 4 H2O H (3 分) (2)形成的 HNO2 被 H2O2 还原 2 HNO2 + H2O2 = 2 NO + O2 + 2 H2O (3 分) 第 7 题( 10 分 ) (1)TiO2(s) + 2Cl2(g) = TiCl4(g) + O2(g) J?molˉ1?Kˉ1 Δ rΗ Δ rΗ (3 分) (2)2C(s) + O2(g) ? 2CO(g) Δ rΗ Δ rΗ (3 分) (3)TiO2(s) + 2Cl2(g) + 2C(s) ? TiCl4(g) + 2CO(g) Δ rΗ Δ rΗ (4 分) 第 8 题( 5 分 ) c(NaCl) = 1.00 mo1?dmˉ3 ? 0.020 dmˉ3/(0.020 + 0.021) dmˉ3 =
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Θ Θ Θ

Δ rΗ

Θ

m–TΔ rS m =
Θ

–163.9/

m

= 181.5 kJ/mol
Θ

Δ rS m = 58.9/ J?molˉ1?Kˉ1
Θ

Θ

m–TΔ rS m

= 163.9/ J?molˉ1?Kˉ1 >>0 反应正向不能进行

m

= –221 kJ/mol
Θ

Δ rS m = 179/ J?molˉ1?Kˉ1
Θ

Θ

m–TΔ rS m

= –274/ J?molˉ1?Kˉ1 <<0

反应正向能进行

m

= –39.5 kJ/mol
Θ

Δ rS m = 249.7/ J?molˉ1?Kˉ1
Θ

Θ

m–TΔ rS m =

–113.9/ J?molˉ1?Kˉ1 <<0 反应正向能进行.

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0.51mo1?dmˉ3 分母应为溶胶的体积加电解质的体积;如只计电解质体积为错误,下 同,扣 0.5 分 同 法 可 得 : c(Na2SO4) (1 分) = 4.3 ? 10ˉ3 mo1?dmˉ3

c(Na3PO4)
(1 分)

=

8.9

?

10ˉ4

mo1?dmˉ3

Fe(OH)3 是正电溶胶, 故负离子价高的电解质聚沉能力高, 聚沉值小。 (1 分) 实 验 结 果 : c(NaCl):c(Na2SO4):c(Na3PO4) = 1:0.0084:0.00174 (1 分) 理论上各电解质溶液的临界胶团浓度之比为: c(NaCl):c(Na2SO4):c(Na3PO4) = 1/1:1/26:1/36 = 1:0.0156:0.00137 本实验虽不完全遵守聚沉值与反离子价的 6 次方成反比, 但趋势是对 的。(1 分) 第 9 题( 8 分 ) ( 1 ) 2d111sin (1 分) a (1 分) (2)M(NixO) = ? N0V/4 = 70.00, M(Nix) = M(NixO) – Mo = 54.00, x = M(Nix)/M(Ni) = 0.92
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α

=

λ ; d111 =

154/2sin18.71° =

240pm

=

d111(h2

+

k2

+

l2)

ˉ1/2

=

416pm

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(1 分) 设 NiO 为 u,Ni2O3 为 v,建立方程组有 uM(NiO) + vM(Ni2O3) = M(NixO) = 54.00 u + v = x = 0.92 (1 分) 求 解 得 : u = 0.76 , v = 0.16 (1 分) Ni 的 带 氧 化 数 的 化 学 式 : Ni2+0.76Ni3+0.16O (1 分) ( 3 ) A1; 八 面 体 空 隙 ; 92/100

(2 分) 第 10 题( 9 分 ) ( 1 ) 12 个 五 元 环 面 , 20 个 六 元 环 面 , 90 条 边 (3 分) (2)设? 键所含 s 的成分为 α cos116° (1 分) 设大? 键所含单个碳 s 的成分为 β β= 1 – 3α = (1 分) 含 p 成 分 1– β = 3α = 0.915 0.085 = –α /(1– α) α = 0.305

(1 分) 设? 键与? 键的夹角为 A cosA = – [αβ/((1 – α)(1 – β))]1/2 A =
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101.17°

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(1分) ( 3 ) (a)

?

=

nMC60/(N0a3)

=

1.67g· -3 cm

(1分) (b) (1分) 第 11 题( 22 分 ) R = [a2/4 + a2/4]1/2/2 = 21/2a/4 = 502pm

A. CH2

CHCH3

B.

CH2

C H C H 2C l

C.

C H 3C O O H

D . C H 3C O O C H 2C H

CH2

E.

CH2

C H C H 2O H

F.

C H 3C O O C H 3

G.

COOCH3

H.

C O O C H 2C H

CH2

I. C H 3 C O O N a

J.

C H 3O H

K.

CH2

CH

n C H 2O O C

第 12 题(分)
Cl ( 1) Cl ( 3) Cl ( 4) Cl Cl ( 2) Cl Cl

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