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2012化学北京


2012 年北京市高中学生化学竞赛试卷 (高中一年级)
2012 年 4 月 8 日上午 8:00-10:00
题号 满分 得分 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(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。 题中可能用到的元素相对原子质量如下:
H 1.01 C 12.01 N 14.01 O 16.00 Na 22.99 S 32.07 Cl 35.45 K 39.10 Ni 58.70 Cd 112..4


7 14 8 15


总分 100

1 30

2 12

3 7

4 6

5 9

6 7

第 1 题 选择题( 30 分) (单选或多选,每选 5 分。 ) (1)下列说法正确的是: ( ) A.相同质量的热水比冷水含有更多的热量 B.化学反应限度大,该反应的速率也大 C.在相同条件下,分子破裂为原子所吸收的能量与相应原子结合成 分子所放出的能量数值相同 D.化石燃料的开采与使用,有利于节能减排与保护环境 (2)秤取 160 g CuSO4(160 g/mol)250 g CuSO4· 5H2O(250 g/mol)分别溶 于水时,前者释热 66 kJ/mol,后者吸热 11 kJ/mol。则 CuSO4(s) + 5H2O(l) = CuSO4· 5H2O (s) 的热效应是( ) A.释热 77 kJ/mol B.释热 55 kJ/mol C.吸热 77 kJ/mol D.吸热 55 kJ/mol (3)从某些性质看,NH3 和 H2O,NH4 和 H3O ,OH 和 NH2 ,N3 和 - O2 两两相当,据此判断下列反应方程式正确的是 ( )
+ + - - -

① ② ③ ④

2Na

2NH3 === 2NaNH2 H2 H2O

CaO 2NH4Cl === CaCl2 2NH3 3Mg(NH2)2 === Mg3N2 4NH3

(l) NH4Cl NaNH2 === NaCl 2NH3

A.仅①正确

B.②④正确

C.全部正确

D.正确①②④

(4)NaH 是离子化合物,与 H2O 反应,有气体生成,现有 NaH 与 Al 粉 的混合物 m g 投入足量水中,全部溶解,生成 n g H2。则原混合物中 Al 粉的最大质量为: ( ) A. (36n–2m)g C. (2 n–m)g
24 ? ? B. ? m ? n ? g 5 ? ? D. (24 m–5n)g

(5)以葡萄糖为燃料的微生物燃料电池如图所示。关于该电池的叙述正 确的是:( ) A.该电池能够在高温下工作 用电器 B.电池的负极反应为: CO2 O2 - C6H12O6+6 H2O–24e =6CO2↑+24H 微


电 极

C.放电过程中,将生成的 CO2 和水 随时排出,保持电解质浓度恒定 D. 在电池反应中, 每消耗 1mol 氧气, 理论上能生成标准状况下 CO2 22.4/6 L

电 极

生 物

H2O
质子交换膜

C6H12O6

第 2 题( 12 分) 把 NaOH 稀溶液加到 20.00mL 0.0215 mol/L Cd(NO3)2 溶液, 当加入 1.10mL NaOH 时 pH 为 8.,10,此时生成 Cd(OH)2 沉淀。 - (1) 请计算 Cd(OH)2 饱和溶液中[Cd2+]· [OH ]2 之值—即 Ksp。

(2) 为降低水中 Cd2+的浓度, 可加 NaOH、 Na2CO3 使之沉淀为 Cd(OH)2、 -14 2+ 2- CdCO3 (已知[Cd ]· [CO3 ]= 2.510 ) , 欲使河水中[Cd2+]达到国家规定标

准≤0.005mg/L,计算所需[OH ]、[CO32 ]各是多少?评价计算结果。
- -

第 3 题( 7 分) 气体 A 密度(相对于 H2)为 16.02,1 体积 A 受热分解得 2 体积气体 (同温、同压) (1)求 A 的分子式: (4 分)

(2)1 体积 A 和足量 H2O 反应得 4 体积气体(同温、同压) ,请写出 反应方程式。

第 4 题( 6 分) 气体中有下列平衡:N2O4 (g) 2NO2 (g) 。在 27° C,105 Pa 条件下气体混 合物的平均分子量为 76.7。求 N2O4 分解率。

第5题 ( 9 分) 甲烷 (CH4) 与氯气 (Cl2) 光照下反应生成 CH3Cl, CH2Cl2, CHCl3 等。请回答下列问题。 (1) 写出 CH3Cl 分子的电子式。

(2) 请指出 CH2Cl2 分子中各原子的氧化值。

(3) 请指出 CH2Cl2 分子中各原子的化合价。

(4) 请指出 CHCl3 分子所有的对称元素。

第 6 题(7 分)

一带有两个负电荷的錸(Re)的双核络合物,是由两个錸和八个氯(Cl) 构成。具有反磁性。请回答下列问题以便确定其结构。 (1)金属原子 Re 处在第六周期 VIIB 副族,问 Re 有几个价电子。

(2)Cl 处在第几周期,有几个价电子?

(3)若 Cl 的氧化值为负 1,Re 的氧化值为几?

(4)若每个 Cl 与 Re 形成一个化学键,并且分子中的价电子全部配对成 键,请问 Re 与 Re 之间有几个化学键?

第 7 题( 14 分) 某课外小组模拟工业流程 设计了如下实验装置制备硝酸 (所有橡胶制品均已被保护) 。 (1) 分别写出工业上用氨 气制取 NO 及实验室用浓硝酸 制取 NO2 的化学方程式:

a 气体

冷水

Na2CO3 溶液

(2)连接好该装置后,首先进行的操作是:

(3)通入 a 气体的目的是:

(4) 盛有 Na2CO3 溶液的烧杯为尾气处理装置, 该装置中反应的化学方程 式是: NO2 + Na2CO3+ H2O== NaNO2 + + ; 已知:NO2 可被 NaOH 溶液完全吸收,而 NO 不能被吸收,但当 NO2 与 NO 按一定的比例混合时,可被 NaOH 溶液完全吸收,则此时 NO2 与 NO 的物质的量比例关系是:

(5) 用 N2O4 代替 NO2 与水和 a 气体反应可生成硝酸, 此反应的化学方程 式是:

第 8 题( 15 分) 某化工厂以软锰矿、闪锌矿(除主要成分为 MnO2、ZnS 外还含有少量 的 FeS、CuS、Al2O3 等物质)为原料制取 Zn 和 MnO2。 (1)在一定条件下,将这两种矿粉在硫酸溶液中相互作用,配平如下的 化学方程式: MnO2 + FeS + H2SO4= MnSO4 Fe2(SO4)3+ S+ H2O

(2)将所得含有 Mn2+、Fe3+、Cu2+、Al3+、Zn2+的酸性溶液按以下的工业 流程进行操作处理得溶液(IV),电解溶液(IV)即得 MnO2 和 Zn。
含有Mn2+、 Fe3+、Cu2+、 Al3+、Zn2+ 的 酸性溶液(I)
适量 Zn粉 ①

沉淀物

用碳酸盐 适量X 酸性溶 调pH~5.6 酸性溶液(II) ③ 液(III) ②

Fe(OH)3 Al(OH)3 溶液(Ⅳ)

a、操作①中加 Zn 粉后发生反应的离子方程式为

b、操作②中加入适量 X 的作用是什么;X 的首选物的化学式是:

c、操作③中所加碳酸盐的化学式是

( 3 )为了从上述流程中产生的 Fe(OH)3 、 Al(OH)3 沉淀混合物中回收 Al(OH)3,工厂设计了如下的有关流程图。
Al粉
适量HCl 溶液

AlCl3溶液 NaAlO2溶液 沉淀

Fe(OH)3 适量 Al(OH)3 NaOH溶液

Al(OH)3

a、AlCl3 溶液和 NaAlO2 溶液反应生成 AI(OH)3 的离子方程式为

若总共得到 n molAl(OH)3,则消耗的 NaOH 和 HCl 的理论量(mol)分 别为

b、若使用下列流程回收处理,请比较两个流程消耗酸碱的用量?
Fe(OH)3 适量 Al(OH)3 NaOH溶液 NaAlO2溶液 沉淀
适量 HCl 溶液

Al(OH)3



稿



2012 年北京市高中化学竞赛(高一卷)答案
第 1 题 选择题( 30 分) (单选或多选,每选 5 分。 ) (1) (2) (3) (4) (5) C A C B B、C

第 2 题( 12 分) (1) pH =8.10 pOH = 5.90 [OH- ] = 1.26 x 10-6mol/L

[Cd2+] = 0.0215mol/L
2+ - 2

20.00 20.00 +1.10

= 2.04 10-2mol/L

[Cd ] [OH ] = 2.04 10-2 (1.26 10-6)2 = 3.2 10-14
( 分) - (2) [Cd2+] 0.005 mg/L = 5 × 10 6 g/L - - [Cd2+] 5 × 10 6/112 = 4.4 × 10 8 mol/L 4

[OH ] =
2

3.2 10 4.4 10

14 8

= 8.5 10

4

mol/L

[CO3 ] =
分)

2.5 10 14 = 5.7 10 7 mol/L 4.4 10 8
- -

(8

[OH ] = 8.5 × 10 4 mol/L OH 浓度大,使河水显碱性,不适宜 - - [CO32 ] = 5.7 ×10 7 mol/L 加碳酸钠,天然水中可能达标


第 3 题( 7 分) (1) A 的分子量 16.02 ×2.00 = 32.04 1 体积气体分解得到 2 体积气体,只可能是 H2。所以 A 中另一元 素为 Si, A 的分子式为 SiH4 (4 分) (2) SiH4 (g) + 4H2O = 4H2 (g) + H4SiO4 或 SiH4 (g) + 3H2O = 4H2 (g) + H2SiO3 (3 分) 第 4 题( 6 分) N2O4 (g) 1—x

2NO2 (g) 2x

混合气体中总物质的量为 1+x (1 x) 2x 则

(1+x)
解得 x = 0.20 分) 第 5 题( 9 分) (1)
H

92.0 +

(1+x)

46.0 = 76.7

(3 分) (3

H C H Cl 或 H

H C H Cl

(2

分) (2)

原子 C H Cl 氧化值 0 +1 -1 (3) 原子 C H Cl 化合价 4 1 1 (4) (C3 ,3m) m:对称面,C3 三重对称轴。 (3 分) 答出对称面,三重对称轴给全分 不画图之用文字叙述,正确则得满分

(2 分) (2 分)

H C Cl Cl Cl

第 6 题(7 分) (1) 7 (2) 3,7 (3) +3 (4) 4 第 7 题( 14 分) (1) 4 NH3 +5 O2

(1 分) (2 分) (2 分) (2 分)

催化剂 △

4NO + 6H2O

(2 分) (2 分)离子式及

Cu + 4HNO3= Cu(NO3)2 + 2NO2↑ + 2H2O Cu + 4H+ + 2NO3- = Cu2+ + 2NO2↑ + 2H2O 化学方程式均可

(2) 检验装置的气密性 (1 分) (3) a 是 O2,可提高 NO2 的转化率 (或 2 NO + O2 = 2 NO2) (1 分) (4) 2 NO2 + 2 Na2CO3+ 1 H2O== NaNO2 + NaNO3 + 2NaHCO3 ; (3 分)

n(NO2) n(NO)
(5)

1

(2 分) (2 分)

2N2O4 + O2 + 2H2O = 4HNO3

第 8 题( 15 分) (1) 3 MnO2 + 2 FeS + 6 H2SO4= 3 MnSO4 1 Fe2(SO4)3+ 2 S+ 6 H2O (2)a. Zn+Cu2+=Zn2++Cu; Zn+2Fe3+=Zn2++2Fe2+ b.将 Fe2+氧化成 Fe3+ ; 是 MnO2 c.MnCO3 或 ZnCO3 或 MnCO3 和 ZnCO3 + - (3)a. Al3 +3AlO2 +6H2O=4Al(OH)3 ; 3n/4 、 3n/4 b.如按下流程,则得到同样 n molAl(OH)3,消耗的 NaOH、HCl 的 理论量分别为 n mol,大于前流程的消耗量,相对而言,前流程 更符合节约的原则


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