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高中化学竞赛初赛模拟试卷(12)


高中化学竞赛初赛模拟试卷(12)
(时间:3 小时
题 号 满 分
H 1.008 Li 6.941 Na 22.99 K 39.10 Rb 85.47 Cs 132.9 Fr [223]

满分:100 分)
6 7 7 19 8 16 9 10
He 4.003 Ne 20.18 Ar 39.95 Kr 8

3.80 Xe 131.3 Rn [222]

1 9

2 10

3 8

4 9

5 12

姓名:

相对原子质量 Be 9.012 Mg 24.31 Ca 40.08 Sr 87.62 Ba 137.3 Ra [226] La 系 B 10.81 Al 26.98 Ga 69.72 In 114.8 Tl 204.4 C 12.01 Si 28.09 Ge 72.61 Sn 118.7 Pb 207.2 N 14.01 P 30.97 As 74.92 Sb 121.8 Bi 209.0 O 16.00 S 32.07 Se 78.96 Te 127.6 Po [210] F 19.00 Cl 35.45 Br 79.90 I 126.9 At [210]

Sc Ti V Cr Mn Fe Co 44.96 47.88 50.94 52.00 54.94 55.85 58.93 Y Zr Nb Mo Tc Ru Rh 88.91 91.22 92.91 95.94 [98] 101.1 102.9 La- Hf Ta W Re Os Ir Lu 178.5 180.9 183.8 186.2 190.2 192.2 Ac- Rf Db Sg Bh Hs Mt La

Ni 58.69 Pd 106.4 Pt 195.1 Ds

Cu 63.55 Ag 107.9 Au 197.0

Zn 65.39 Cd 112.4 Hg 200.6

La Ce Pr Nd Pm Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Tb Lu 138.9 140.1 140.9 144.2 144.9 150.4 152.0 157.3 158.9 162.5 164.9 167.3 168.9 173.0 175.0

第一题(9 分) 光气学名“碳酰氯” ,化学式 COCl2,是窒息性毒剂之一。 1.光气化学性质活泼,具有酰卤的典型反应,易发生水解、氨解和醇解。 (1)光气与足量乙醇反应所得产物的化学名称是【 (2)光气与足量氨气反应的化学方程式【 (3) 足量苯在 AlCl3 催化剂作用下与光气反应所得产物的结构简式 【 (4)光气与苯胺分两步反应可得异氰酸苯酯,中间产物的结构简式是【 异氰酸苯酯的结构简式是【 】 。 】 ; 】 ; 】 ; 】 ,

2.实验室可用四氯化碳和发烟硫酸(H2SO4·SO3)反应制备光气,写出化学方程式。

3.BTC 是一种稳定的白色结晶体,熔点为 78~82℃,沸点为 203~206℃。1mol BTC 可在一定条件下分解产生 3mol 光气,所以又被称为“三光气” 。工业上可以利用碳酸二甲酯 的氯代反应制备 BTC。BTC 的反应活性与光气类似,可以和醇、醛、胺、酰胺、羧酸、酚、 羟胺等多种化合物反应,因此低毒性的 BTC 在化学反应中完 (1) 全可替代剧毒(被禁用)的光气合成相关的化工产品。 (1)BTC 分子中所有氯原子都等价,试写出结构简式 (2)除毒性外,BTC 比光气还有什么优点? (2)
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第二题(10 分) 电解食盐溶液的氯碱生产技术,已由传统的隔膜法变革为离子膜法高新技术。这种技术 进步,如下表所示: 表 1 产品液碱质量比较 离子膜法 项目 NaOH% NaCl% Na2CO3% 项
?电解即得的? ? ? 液碱产品 ? ? ? ?

隔膜法
?电解先得的半? ? ? 成品电解碱液? ? ? ?

隔膜法
? 脱盐浓缩后? ? ?的碱液产品? ? ? ?

35(已有 50%的报道) 0.0025 0.02 目

10~12 14~16 (一般不计量) 离子膜法 2160 80 隔膜法 2600 700

30 4 1

表 2 能耗与蒸汽用量比较(以 NaOH 质量分数为 50%作比较基准) 电解用电 度/吨 蒸汽用电 度/吨

隔膜法和离子膜法新技术中所用的膜有本质区别。前者是有条件地阻止阴、阳极电解产 物相混合的多孔石棉隔膜。后者由阳离子交换树脂(几类氟碳树脂)组成,树脂的高分子骨 + + 架上接有能电离出 H 而可与 Na 等阳离子交换的离子交 换基团—SO3H、—COOH,所以是一类厚度虽仅 0.l~ 0.5mm,但一般只允许溶液中的阳离子在膜中通过,更 不能自由通过气体或液体的阳离子交换膜。 1 .在所给离子膜法电解食盐溶液示意图中的括号 内, 填写开始电解时进入电解槽用作电解液的液体 A、 B 的组成名称,以及电解产出气体 C、D 的化学式。 2.离子膜法电解槽的极间距,由于膜在电极间的结 构紧凑而远小于隔膜法电解槽,这将如何影响能耗?

3. 传统隔膜法的阴极电解碱液,它所含 NaOH 的质 量分数,为什么只能控制得低些?

4. 离子膜法使用的原料要求 Ca2 、 Mg2 等金属离子的总量控制在 0.1ug 以下, 为什么?
+ +

5.试对比评价本离子膜法科技进步的经济、社会效益。

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第三题(8 分) 有机物 X 具有旋光活性,其分子由 C、H、O、N 4 种元素组成,其中 C、H、O 的原子 个数比是 3︰5︰2;工业上可以用 A 和 B 以物质的量 1︰4 通过取代反应制备 X;X 能与 4 2+ 倍其物质的量的 NaOH 反应,并能与 Ca 等与大部分金属离子 1︰1 络合,所得螯合物结构 中存在 5 个五原子环。 1.写出 X 的化学式【 】和 B 的结构简式【 】 。 2.写出满足条件的全部 X 的结构简式,分别命名和计算光学异构体的个数。

第四题(9 分) 离子晶体 X 是由三种短周期元素组成,三种短周期元素的简单离子的核外电子排布相 同,晶胞参数 a=780pm,晶胞中阴离子组成立方最密堆积,阳离子(r=102pm)占据全部 八面体和四面体空隙。 1.写出 X 的化学式【 】和化学名称【 】 ; 2.指出阴离子的空间构型【 3.计算晶体 X 的密度; 】 ;

4.X 在化工生产中有什么用途;

5.另有一种晶体 Y,其阴离子也组成立方最密堆积,且与 X 的阴 离子互为等电子体, 而阳离子与 X 的阳离子相同, 但只占据全部四面体 空隙,请写出 Y 的化学式。 第五题(12 分) 1866 年 H. Rithausen 从谷胶的硫酸分解产物中分离出谷氨酸, 。

1890 年 L. Wollf 合成并确定了它的结构, 1908 年池田菊苗从海带的热水提取物中分离出谷氨 酸的钠盐( ) ,它才是具有鲜味的成分,即味精。 1.谷氨酸的电离常数 Ka1=6.46×10 3,Ka2=5.62×10 5,Ka3=2.14×10 10;pKa=- lgKa,所以 pKa1=2.19,pKa2=4.25,pK3=9.67。 目前工业上生产味精的方法有水解法、糖蜜提取法、淀粉发酵法及合成法等。当前我国 生产的味精主要采用淀粉发酵法。
- - -

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尿素 以发酵法生产的工艺流程如下:淀粉 ?水解 ?? 发酵 ?等电点 ?? ? 葡萄糖 ?? ? ?? 谷氨酸铵

? ?? L-谷氨酸 ?中和、浓缩、结晶 ???? ?? 谷氨酸-钠盐。
若生成谷氨酸二钠盐,则不具有鲜味,所以工业生产中 控制各阶段的 pH 是一项关键。 (1)Ka1、Ka2、Ka3 相对应的基团各是哪个? (2)计算谷氨酸等电点的 pH(所谓等电点,就是谷氨 酸呈电中性时所处环境的 pH) 。在下面正确的选项上画圈。 A 2.19 B 3.22 C 4.25 D 6.69 (1)

(3)中和、脱色、结晶时的 pH 应保持在多少?在下面正确的选项上画圈。 A 3.22 B 4.25 C 6.69 D 9.67 (4)用什么物质脱色?【 】 2 .味精中有效成分是谷氨酸钠,可用沙伦逊甲醛滴定发测定其含量。准确称取味精 1.000g, 加蒸馏水溶解后稀释到 10.0mL; 从中取 2.0mL 放入 100mL 锥形瓶中, 加入 2.0mL 36% 的甲醛溶液,加入 20mL 水。以酚酞为指示剂,用 0.1000mol/L 的标准 NaOH 溶液进行滴定, 消耗 10.80mL。 (1) (1)谷氨酸钠与甲醛反应得到化学式为 C6H8NO4Na, 写出结构简式。 (2)加入甲醛的目的是什么?

(3)计算该味精中谷氨酸钠的含量。

3. 味精中往往会加入食盐, 某学生设计如下实验方案测定 NaCl 含量: 取味精样品 5.0g, 并溶于蒸馏水;加入足量用稀硝酸酸化的硝酸银溶液,使沉淀完全;过滤;用蒸馏水反复洗 涤沉淀多次;将沉淀低温烘干、称量;重复操作 3 次,计算 NaCl 含量。 另一学生觉得这个实验方案的误差较大,且测定沉淀的质量很不方便。于是他设计了另 一个实验方案来测定 NaCl 的含量。已知 AgSCN 是难溶于水的沉淀。 请简要写出测定 NaCl 含量的新方案。

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第六题(7 分)

姓名:
(A) 是我国蟾蜍皮中的一种物质, 由 (B)

化合物

合成该化合物的路线如下:
a ? b CH 3Cl / 吡啶 4 B? C? D ?LiAlH A ?? ?? ?? ? E ?2 ?? ? ?? ?? F ?

1.写出 C~F 各物质的结构简式;

2.写出 a、b 的反应条件或使用的无机试剂;

3.E→F 中吡啶(

)的作用是什么?

第七题(19 分) 周期表中汞与锌、 镉等元素同族, 原子序数 80, 常见的氧化态+2、 +1, 熔点-38.72℃, 沸点 357℃,是室温下呈现液态的唯一金属单质。汞是古代就已认知的元素之一,大多数汞 来自于辰砂矿,主要用于温度计、气压计、荧光灯和电池。 1.写出汞原子的核外电子排布式;

2.汞用于制造温度计,主要利用了它的什么性质?

3.已知下列电对的标准电极电势。 + + + + Φ ?Hg2 /Hg22 =0.905V,Φ ?Hg22 /Hg=0.799,Φ ?Ag /Ag=0.800V。 (1) 试判断: Ag 与 Hg(NO3)2 溶液能否反应?若能, 则写出反应的离子方程式。 若不能, 则说明理由;

(2)写出过量汞与稀硝酸反应的化学方程式。

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4.重金属引起的污染中以汞的毒性最大。在汞蒸气浓度为 10 5kg/m3 的空气中停留一两 天人就会中毒,因此水银温度计车间必须采取措施防止汞中毒。 (1)万一不慎将汞撒落在工作台上或地面上,将如何处理,用方程式表示;


(2)室内有汞蒸气时应该通风以降低汞的浓度,通风口装在墙上部还是下部,为什么?

(3)液态汞的蒸气压与温度的关系式为 lgp=a-b/T a=7.08,b=3190,p 的单位为 kPa,打碎一根温度计会洒失 0.5g Hg,某温度计厂一车间空间为 30m3,若在 288K 时不慎打 破了一根水银温度计,试通过计算判断在该车间工作是否合会导致汞蒸汽中毒。

5.硫醇的英文名字也叫 Mercaptan,来源于拉丁文(Mercurium captans)是捕获汞的意 思。医学上常用硫醇类来解除汞中毒,常用一种叫巴尔( )的作解毒剂。 (1)乙醇在常温下可以和水混溶,而乙硫醇在常温下的溶解度仅为 1.5g,请解释。

(2) 反应 C2H5OH+NaOH→不能反应; C2H5SH+NaOH→C2H5SNa+H2O。 解释其原因。

(3)闻名世界的八大公害之一的【 】 ,主要就是由重金属汞污染造成的。海 洋中的汞是通过生态系统的【 】进入人体的。人长期食用由于海水、湖水中含 + 有汞离子而中毒的鱼,会吸入汞积聚体内,可引起中毒,其原因是 Hg2 能使含有巯基的蛋白 酶(酶(SH)2)失去活性,产生汞中毒,临床常用一种解毒剂,如二巯基丙醇(巴尔)可以解 毒使蛋白酶恢复活性。试用有关化学反应解释这种现象。

6.汞有一种化合物 X,室温下是无气味、白色结晶粉末,不溶解于水,400~500℃时 升华,光照能分解,常用做电极材料。X 俗名轻粉,可由水银、明矾、食盐等混合炼制, 有攻毒杀虫消水肿之功效。 (1)写出 X 的化学式【 】和电子式【 】 ; (2)写出制备 X 的化学方程式;

(3)从反应体系中分离出 X 的方法。

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第八题(16 分) 化学发展史上,有许多偶然事件引起科学发现的事例,碘的发现也得益于 Courtoris 对意 外现象的注意。碘是人类发现的第二个生物必需微量元素,它以碘化物形式存在于海水、海 藻及人体甲状腺中。人类缺碘会引起甲状腺肿大,我国已全面实施加碘盐方案。 1.单质碘的制备方法之一是在酸性条件下通 Cl2 于 NaI 溶液中,指出运用该法时应注意 的问题?分析其原因,写出有关反应方程式。

2.在 100%硫酸中,I2 可被 HIO3 氧化成 I3 ,写出配平的离子方程式。



3.为什么在日照强、温度高的海区,表层水碘浓度往往要低一些?

4.人体缺碘会影响正常的生命活动。儿童缺碘会造成身体畸形,智力低下。成年人缺 碘会因新陈代谢能力降低而导致全身无力,提早出现衰老现象。为提高人体素质,食物补碘 已引起人们的重视。据报道,人从食物中摄取碘后便在甲状腺中积存下来,通过一系列化学 反应形成甲状腺素。甲状腺素的结构: (1)写出甲状腺素的化学式【 】 ; (2)在甲状腺内,甲状腺素的主要合成过程如下: I2 分子缩合 A(氨基酸) ? B ?2 ?? ? ? ?? 甲状腺素+C(氨基酸) 请写出 A、B、C 的结构简式。

5.科研表明,人的一生只要能摄入一小茶匙的碘就能正常发育,健康生活。目前预防 缺碘的有效办法是食用含碘食盐。目前国内食盐加碘加的主要是碘酸钾。 (1)写出工业上以 KI 为原料制备碘酸钾的化学方程式;

(2)如何用简易操作检验食盐是否加碘。写出离子反应方程式。

6.已知反应 H2+I2

2HI,分两步完成 I2

2I H2+2I

2HI

式中 k,k1,k2,k3 是分别为各反应相应的速率常数,若用 Ea,E1,E2,E3 分别表示各 反应相应的活化能,请找出 Ea 和 E1,E2,E3 间的关系。已知公式如下:
第 7 页(共 8 页)

①对于反应 aA+bB→eE+fF,反应速率为:v=k[A]a[B]b Ea/RT ②速率常数与活化能之间满足阿仑尼乌斯公式:k=Ae- ③对于反应 I2 2I 满足:v 正=v 逆

第九题(10 分) 由短周期的三种元素组成的固体无机化合物 A 和 B,其摩尔质量均小于 90g/mol。将 A 和 B 以物质的量 4︰1 混合后引爆,恢复到标准状况下得到物质的量为 6︰1 的气体单质 C、 D 和非气态化合物 F;如果将物质的量为 4︰1 的 A、B 在一定条件下分别完全分解,全部得 到气体单质(假设) ;所得气体混合后,存在 C、D、E 三种气体,且物质的量为 3︰4︰7。 请推断出 C、D、E 的化学式及 A、B 的全部可能化学式。

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参考答案
第一题(9 分) 1. (1)碳酸二乙酯(1 分) (2)COCl2+4NH3→NH2CONH2+2NH4Cl(1 分) (3) -CO- (1 分) (4) -NHCOCl -N=C=O(2 分) 2.CCl4+H2SO4·SO3→COCl2+2ClSO3H(或 HCl+SO3) (2 分) 3. (1)Cl3C-O- -O-CCl3(1 分) (2)BTC 常温下为极稳定的固体物质,便于贮运(1 分) ,使用安全,无污染。 第二题(10 分) 1.A 为饱和食盐溶液,B 为淡碱液或纯水,C 为 Cl2,D 为 H2(4 分) 2.极间距减小,可降低电解电压而节省电能(1 分) 3.为减少 OH-向阳极的迁移量或减少副反应的发生,以保持较高的电流效率。 (1 分) 2+ 2+ + - 4.Ca 、Mg 等金属离子与 Na 一样,都可以通过离子膜到达阴极(1 分) ,并与 OH 形成难溶化合物,阻塞离子交换膜,从而影响膜性能的发挥(1 分) 。 5.①离子膜法生产与传统的隔膜法相比,无需再为电解碱液脱盐(尽量回收 NaCl)浓 缩(1 分) ,经济效益高,生产效率高,产品烧碱纯且浓,能耗低、蒸汽省(1 分) 。②隔膜 法生产中,更因制作、使用石棉隔膜,必发生硅酸盐纤维(粉尘)污染环境的问题,有使部 分操作工人患肺癌职业病的危险(1 分) 。可见,以电化学科学原理为核心,通过为其所开发 的离子膜法电解生产的跨学科高新技术, 优化了资源、 能源的利用, 变污染环境的生产为 “清 洁生产” ,更有其适应可持续发展需要的高社会效益。 (本题满分 2 分,答出 3 分中 2 分即可) 第三题(8 分) 1.C12H20N2O4(2 分) ClCH2COOH(1 分) X1: 2.命名:2,3-丁二胺四乙酸 3种 异构体 X2: (2 分) 1,2-丁二胺四乙酸(1 分) 2 种(2 分)

第四题(9 分) 1.Na3AlF6(2 分) 氟铝酸钠(1 分) 2.正八面体(1 分) 3.晶胞内含 4 个[Na3AlF6]单元 Na3AIF6 摩尔质量为 210g/mol。 ρ = 6.02? 1023 ? ?780?10?12 ?3 =2.95g/cm (2 分)
3

210? 4

1

4.电解炼铝的助熔剂(1 分) 5.Na2SiF6(2 分) 第五题(12 分)

第 9 页(共 8 页)

1. (1)

(2 分)

(2)B(1 分) (3)C(1 分) (4)用活性炭脱色(1 分) 2. (1) (1 分)

(2) “掩蔽”氨基后滴定羧基,防止氨基对羧基和 NaOH 中和反应的影响(1 分) (3)91.32%(2 分) 3+ 3. 取一定量的味精溶于水, 加入过量标准 AgNO3 溶液 (1 分) , 以 Fe 为指示剂 (1 分) , 用标准 KSCN 溶液进行滴定(1 分) 。 第六题(7 分)

1.C:

D:

E:

F:

(各 1 分)

2.a:Fe+HCl(还原-NO2) b:浓 H2SO4(各 1 分) 3.吡啶用于吸收反应中产生的 HCl(1 分) 第七题(19 分) 1.1s22s22p63s23p63d104s24p64d104f145s25p65d106s2 或[Kr]4f145d106s2(1 分) 2.熔点低,沸点较高,呈现液态的温度区较宽,且主要在室温附近(1 分) 汞的体膨胀系数较大,且随温度的变化较小(1 分) 2 2 3. (1)2Ag+2Hg +=2Ag++Hg2 +(1 分) (2)6Hg+8HNO3=3Hg2(NO3)2+2NO↑十 4H2O(1 分) 4. (1)Hg+S=HgS(1 分) (2)下部 汞蒸气比空气密度大(1 分) 6 3 (3)8.38×10- kg/m 不会导致中毒(2 分,利用理想气体方程进行计算,Hg 过量) 5. (1)乙醇与水能形成氢键,而乙硫醇不能与水形成氢键(1 分) (2)强酸制弱酸原理.H2O 的酸性比 C2H5OH 强,而 C2H5SH 的酸性比 H2O 强(1 分,pKa H2O:15.7 C2H5SH:10.6 C2H5OH:15.9) (3)水俣病 食物链(1 分)
2+ 2 ①Hg 与酶(SH)2 反应:Hg ++



+2H+而中毒(1 分)

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②与

反应而解毒:







(1 分)

①②反应合并只给 1 分,Hg 配位数不要求 6. (1)Hg2Cl2(1 分) (1 分) (2)12Hg+12NaCl+4KAl(SO4)2+3O2=6Hg2Cl2+6Na2SO4+2K2SO4+2Al2O3(2 分) (3)升华(1 分) 第八题(16 分) 1.该法应注意控制 Cl2 用量,防止 Cl2 过量,否则过量 Cl2 会氧化 I2,发生如下反应;I2 +5Cl2+6H2O=2IO3-+10Cl-+12H+(2 分) 2.HIO3+7I2+5H2SO4=5I3++3H2O+5HSO4-(1 分) 3.海水中,I-在阳光紫外线的照射下,按下式反应,生成 I2 并蒸发到空气中(1 分) I-+1/2O2+H2O=I2+2OH-(1 分) 4. (1)C15H11NO4I4(1 分) (2)A: ;B: ;C: (3 分)

5. KIO3+3H2↑(1 分) (1)KI+3H2O (2)酸化的碘化钾和淀粉溶液检验(1 分) 5I-+IO3-+6H+=3I2+3H2O(1 分) 6.利用阿仑尼乌斯公式 H2+I2 I2 H2+2I 2I 2HI vHI=k[H2][I2]??① k1=A1e-E1/RT 2HI k3=A3e-E3/RT k=Ae-Ea’/RT??②

k2=A2e-E2/RT 又:vHI=k3[H2][I] ??③(1 分)
2

2 2 由已知 k1/k2=[I] /[I2]=[I] [H2]/[I2][H2] 代入③ vHI=(k1/k2)k3[H2][I2]??④(1 分) 对比①和④可知 k=(k1/k2)k3=(A1e-E1/RT/A2e-E2/RT)=A3e-E3/RT=(A1A3/A2)e-(E1-E2+E3)/RT??⑤(1 分) 对比⑤和②,可得 Ea’=E1-E2+E3(1 分) 第九题(10 分) 混合反应得到 C︰D=6︰1;分别反应得到 C︰D︰E=6︰8︰14,说明混合时 D 与 E 以 物质的量 7︰14 发生了反应,生成了非气态物质 F,则 D 和 E 可能是 O2 和 H2(1 分) 短周期单质气体除 H2、O2(O3)外还有 N2、F2、Cl2,因为要组成固体化合物,另一种 元素可能是 N,且均存在 A、B 中。C 为 N2(1 分) 从 C︰D︰E=3︰4︰7 可知,混合物平均组成为 N3xH7xO4x(113xg/mol) ,摩尔质量应小 于 450g/mol,x=1,2 或 3。 (1 分) ①x=1 时,N3H7O4,不可能; N6H14O8 A 可能 NH0\1\2\3O0\1\2, ②x=2 时, (226g/mol) , 且 A 摩尔质量应大于(226-90)/4

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=34,A 只可能 NHyO2,可能 HNO2 或 NH(OH)2,此时 B 为 N2H10(不可能存在这样的化合 物) 、N2H2(不可能是固体) ; (1 分) x 3 N H O 339g/mol ③ = 时, 9 21 12( ) ,A 可能 N1\2H0\1\2\3\4\5O0\1\2\3,且 A 摩尔质量应大于(339 A 可能为 NHyO3 或 N2HyO2\3, NH4NO3、 NH4NO2, -90)/4=62.25, 即 A 可能 NH4O(臭氧化铵) 、 3 此时 B 分别为 N5H5、NH5、NH5O4,即 N2H5N3、NH4H、 (NH5O4 不存在合理结构) 。 C:N2;D:O2;E:H2; (各 1 分) A、B:NH4NO3(1 分) 、NH4H(1 分)或 NH4O3、N2H5N3(1 分)

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2013年全国化学竞赛初赛模拟试卷12(含答案)

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