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2014年全国高中学生化学竞赛试题


2014 年全国高中学生化学竞赛(陕西赛区)初赛试题

一、(6 分)物质 M 是一种日常生活中不可缺少的调味品.已知 C 可在 D 中燃烧发出苍白色火焰.M 与其他物质的转化关系 如图甲所示(部分产物已略去):

(1)(1 分)写出用惰性电极电解 M 溶液的离子方程式 (2)(1 分)若 A 是一种酸性氧化物,且可用于制造玻璃,则 G

的化学式是

。 。

(3)(1 分)若 A 是一种常见金属单质,且 A 与 B 溶液能够反应,则将过量的 F 溶液逐滴加入 E 溶液,边加边振 荡,所看到的实验现象是 。

(4)(1 分)若 A 是一种盐,A 溶液与 B 溶液混合产生白色絮状沉淀且瞬间变为灰绿色,最后变成红褐色的 E,则 由 A 转化成 E 的离子方程式是 。

(5)(2 分)若 A 是一种溶液,只可能含有 H+,NH4+,Mg2+,Fe3+,Al3+,CO32-,SO42-中的某些离子,当向该溶液中加 入 B 溶液时发现生成沉淀的物质的量随 B 溶液的体积发生变化如图乙所示.由此可知,该溶液中肯定含有的 离子: ,其浓度之比为 。

二、 (8 分)有五种摩尔质量均为 44g/mol 的化合物甲、乙、丙、丁、戊,均由短周期元素组成.对甲的捕获 在降低温室气体排放中具有重要的作用.乙为烃,等物质的量的乙与丁充分燃烧产物为甲与水,且生成水的 质量前者是后者的 2 倍,丙在一定条件下分解获得两种单质,两单质放电时反应生成 A,A 遇空气变成红棕色 气体 B.戊是一种极不稳定的物质,在 1180℃以下不存在.科学家用质谱仪在工业制硅的反应产物中证实了 其存在。 (1)(2 分)丁的分子式 ,甲的电子式 。

(2)(1 分)若生成戊的反应中氧化产物与还原产物为同一物质,写出生成戊的化学方程 式 。

(3)(1 分)把铁和铜混和物放入一定量 B 通入水后形成的稀溶液中,反应后过滤,滤出的固体物质投入盐酸 中无气体放出,则滤液中一定含有的溶质是 。

(4) (2 分)将 0.2mol 乙完全燃烧后生成的气体全部缓慢通入 300mL 某浓度的 NaOH 溶液中, 气体完全被吸收, 溶液中 NaOH 无剩余,则 NaOH 溶液的浓度为 。 (若有定值则写具体数值,无定值则写范围). (5)(2 分)将等物质的量 A、B 的混合物溶于 NaOH 溶液中得到只含有一种溶质的溶液,此溶质的化学式 为 ,计简单实验方案证明溶液中含有此溶质

三、(6 分)氯化铁是一种重要的化工原料,无水氯化铁遇潮湿空气极易吸水生成 FeCl3.nH2O。

(1)(4 分)工业上制备无水的一种工艺流程如下:

①(1 分)吸收塔中发生反应的离子方程式为______________________________。

②(1 分)简述由 FeCl3.6H2O 晶体得到无水氯化铁的操作:___________________



③(2 分)用碘量法测定所得无水氯化铁的质量分数:称取 m 克无水氯化铁样品,溶于稀盐酸,再转移到 100 mL 容量瓶中,用蒸馏水定容;取出 10 mL,加入稍过量的 KI 溶液,充分反应后,滴入指示剂_________(填试剂 名称),用 c mol 的 Na2S2O3 溶液进行滴定,终点时消耗 V mLNa2S2O3 溶液(已知: )。

则样品中氯化铁的质量分数为____________。

(2)(2 分)若已知:

请写出 Fe3+发生水解反应的热化学方程式:



四、(8 分)近年以来全国各地都遭遇“十面霾伏”。其中,二氧化硫、氮氧化物和可吸入颗粒物是雾霾的主 要组成成分。综合治理其污染是环境化学当前的重要研究内容。 (1)SO2 催化氧化生成 SO3:2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g) △H=-l96.0kJ·mol-1。

200℃下,将一定量的 SO2 和 O2 充人体积为 1 L 的密闭容器中,经 10min 后测得容器中各物质的物质的量如下 表所示: 气体 物质的量(mol) SO2 1.6 O2 1.8 SO3 0.4 ,反应达到化学平衡状态的标志是 b.体系的压强保持不变 d.SO2 和 SO3 物质的量之和保持不变 。

10min 内该反应的反应速率 v(O2)= a.SO2 和 O2 的体积比保持不变 c.混合气体的密度保持不变

(3)(3 分)碱式硫酸铝法烟气脱硫工艺主要有以下三步:

①向 Al2(SO4)3 溶液中投入粉末状石灰石,生成碱式硫酸铝[Al2(SO4)3·Al2O3]溶液。

②(1 分)碱式硫酸铝吸收 SO2,Al2(SO4)3·Al2O3+3SO2=Al2(SO4)3·Al2(SO3)3

请写出 Al2(SO4)3·Al2O3 与过量烧碱溶液反应的化学方程式



③(2 分)将 Al2(SO4)3·Al2 (SO3)3 氧化成 Al2(SO4)3,可选用氧化剂为 KMnO4 溶液 c. 5%的 H2O2 溶液 d. 空气

(填代号) a. 浓硫酸

b.

该步反应的目的是



(2)(3 分)用 NH3 催化还原 NOx 可以消除氮氧化物的污染。 ① (2 分) 写出氨气消除 NO 污染的化学方程式 0.5mol,则反应转移电子数为 。 ,若还原产物比氧化产物多

②(1 分)写出 CH4 催化还原 N2O4(g)生成 N2 和 H2O(l)的热化学方程式:



五、(6 分)运用化学反应原理分析解答一下问题。
(1)以 CH4 和 H2O 为原料制备甲醇和二甲醚的工业流程如下:

已知: CH4(g)+CO2(g)=2CO(g)+2H2(g)△H=+247.4kJ·mol-1

CH4(g)+2H2O(g)=CO2(g)+4H2(g)△H=+165.0kJ·mol

-1

① (1 分)CH4(g)和 H2O(g)反应生成 CO(g)和 H2(g)的热化学方程式为 。 ② (2 分)反应室 3(容积为 V L)中 a mol CO 与 2a mol H2 在催化剂作用下反应生成甲醇: CO(g)+2H2(g) CH3OH(g)

CO 的平衡转化率与温度、压强的关系如图 1 所示。 p1 p2(填“<”、“>”或“=”)。在 p1 压强下、 CO(g)+2H2(g)的平衡

100℃时,反应 CH3OH(g) 常数为

(用含 a、V 的代数式表示)。

③(1 分)保持温度和容积一定,反应室 3(容积为 V L)中 a mol CO 和 2a molH2,达到新平衡时,CO 的转化率 (填“增大”、“减小”或“不变”)。 (2)(2 分)将 CH4 设计成燃料电池,其利用率更高, 将 CH4 设计成燃料电池,其利用率更高,装置 示意如右图(A、B 为多孔性碳棒)。 持续通人 甲烷,在标准状况下,消耗甲烷体积 VL。 ①(1 分)O<V≤44.8 L 时,电池总反应方程式为: 。 ②(1 分)V=67.2 L 时,溶液中离子浓度大小关系为: 。

六、(8 分)有机物 A~G 有下图所示的关系。已知:质谱法测得 A 的相对分子质量为 90。15gA 完全燃烧生成 22gCO2 和 9.0gH2O,A 的核磁共振氢谱有四个峰,峰面积之比为 1:1:1:3。两分子 A 能生成一分子环状化 合物 E, A 和 G 在浓硫酸和加热的条件下按 2:1 的比例反应生成 D, 1molD 与足量金属 Na 起反应, 放出 1molH2。 C 是一种高分子化合物。 七、请回答下列问题: (1)(1 分)写出 B C 的反应类型 。

(2)(2 分)写出 C、D 的结构式:C (3)(2 分)写出下列的化学方程式: ①A ②F E A

、D



; 。

(4)(3 分 )F 有 多 种 同 分 异 构 体 , 请 写 出 只 含 一 种 官 能 团 的 各 种 同 分 异 构 体 的 结 构 简 式 。

七、(6 分)下列物质转化关系中,H 是某种新型药物的中间体,其合成路线如下:

(1)(2 分)F

H 的反应类型

;C 的官能团名称是



(2)(2 分)写出 A、B 的结构简式:A ________;B ________。 (3)(1 分 ) 乙 醚 (C4H10O) 同 分 异 构 体 有 多 种 , 请 写 出 符 合 下 列 条 件 的 同 分 异 构 体 的 结 构 简 式 。

①属于醇类;②催化氧化后的产物不能发生银镜反应。 (4)(1 分)写出 E F 后溶液呈中性的化学方程式: 。

八、(8)氯化铜、氯化亚铜是重要的化工原料,广泛地用作有机合成催化剂。 I.(4 分)实验室中以粗铜(含杂质 Fe)为原料制备铜的氯化物。现用如图所示的实验仪器及药品来制备纯净、 干燥的氯气并与粗铜反应(铁架台、铁夹、酒精灯已省略)。按要求回答下列问题:

(1)(1 分)按气流方向连接各仪器接口顺序是:a 、 。





(2)(2 分)写出加热时硬质试管中发生化学反应的方程式是 。 (3)(1 分)反应后,盛有 NaOH 溶液的广口瓶中溶液具有漂白、消毒作用,若用钢铁(含 Fe、C)制品盛装该溶液 会发生电化腐蚀,钢铁制品表面生成红褐色沉淀,溶液会失去漂白、杀菌消毒功效。该电化腐蚀过程中正极 反应式是 .

II.(4 分)将上述实验制得的固体产物按如下流程操作,试回答下列问题:

(1) (1 分)检验溶液 2 中是否含有杂质离子的试剂是



(2) (1 分)某同学用实验制得的 CuCl2·2H2O 晶体配制 0.1 mol·L-1 的 CuCl2 溶液,在称量出 CuCl2·2H2O 晶体 后,溶解该晶体的具体操作为 (3) (1 分)溶液 l 可加试剂 X 用于调节 pH 以除去杂质,X 可选用下列试剂中的(填序号) a.NaOH b.NH3·H2O C.CuO d.CuSO4 e.Cu2(OH)2CO3

(4) (1 分)反应②是向溶液 2 中通入一定量的 SO2,加热一段时间后生成 CuCl 白色沉淀。写出制备 CuCl 的离 子方程式: .

九、(6 分)稀土元素是周期表中稀土元素是周期表中ⅢB 族钪、钇和镧系元素的总称,它们都是很活泼的金 属,性质极为相似,常见化合价为+3。其中钇(Y)元素是激光和超导的重要材料。我国蕴藏着丰富的钇矿石 (Y2FeBe2Si2O10),以此矿石为原料生产氧化钇(Y2O3)的主要流程如下:

已知:I、有关金属离子形成氢氧化物沉淀时的 pH 如下表

II、在周期表中,铍、铝元素处于第二周期和第三周期的对角线位置,化学性质相似。 (1) (1 分)钇矿石(Y2FeBe2Si2O10)的组成用氧化物的形式可表示为____________。 (2) (3 分)欲从 Na2SiO3 和 Na2BeO2 的混合溶液中制得 Be(OH)2 沉淀。 ①(2 分)最好选用盐酸和下列选项中的____试剂(填字母) , a.NaOH 溶液 b.氨水 c.CO2 气 d.HNO3 再通过 操作即可实现(填实验操作名称) 。

②(1 分)写出 Na2BeO2 与足量盐酸发生反应的离子方程式: __________________。 (3)(2 分)为使 Fe3+沉淀完全,须用氨水调节 pH =a,则 a 应控制在_________的范围内;继续加氨水调节 pH=b 发生反应的离子方程式为 。

十、(8 分)太阳能电池是通过光电效应或者光化学效应直接把光能转化成电能的装置。其材料陈单晶硅,还 有铜、铟、镓、硒等化合物。 (1) (1分) 与镓元素处于同一主族的硼元素具有缺电子性, 其化合物往往具有加合性, 因而硼酸 (H3BO3)

在 水 溶 液 中 能 与 水 反 应 生 成 [B(OH)4]- 而 体 现 一 元 弱 酸 的 性 质 , 则 [B(OH)4]- 中 B 的 原 子 杂 化 类 型 为 ; (2)(2 分 ) 硒 为 第 4 周 期 元 素 , 相 邻 的 元 素 有 砷 和 溴 , 则 3 种 元 素 的 第 一 电 离 能 从 大 到 小 顺 序 为 (用元素符号表示) ;SeO3分子的立体构型为 。

(3)(2分)金属 Cu 单独与氨水或与过氧化氢都不反应,但可与氨水和过氧化氢的混合溶液反应,反应的离 子方程式为 。

据最新资料显示,Cu 单质的晶胞可能有多种,若其晶胞分别以六方紧密堆积和面心立方堆积存在时,其单质的 密度之比为_________. (4)(3 分)铊(Tl)与镓同主族,铊与钠形成化合物的晶胞 结构如下图所示,该物质化学式为 则 Na 离子的空间结构跟哪种常见物质 ;若忽略 Tl, 的晶体结构一样;

已知该晶体是立方晶系,Na、Tl 最近距离为 a pm,写出计 算该晶体的密度的计算式 德罗常数:NA ?mol )
-1

(已知阿佛加

第Ⅱ卷 一、 (12 分)关于 N2,CO,CO ,NO,NO ,和 NO 物体,试回答下列问题: 1.(4 分)哪些是等电子体?并画出它们的 Lewis 结构式。
+ + -

2.(2 分)指出 NO+,NO,和 NO-键长大小变化的顺序,并说明原因。

3.(2 分)写出一种重铬酸盐热分解制备 N2 的化学反应方程式,并配平。

4.(1 分)为什么 CO 的偶极矩很小?

5.(2 分)写出 CO 和 Fe 形成的配合物的化学式,并画出其结构。

6. (1 分)为什么 NO 分子高温顺磁性而低温逆磁性?

二、(4 分)1,1’-联萘衍生物在有机合成、配位化学、催化和材料化学中具有重要且广泛的用途。最近文献 报道了一种基于联萘胺的 schiff 碱配体及其过渡金属配合物。合成路线如下:

请回答: 1.(2 分,各 1 分)指出配体 H2L 分子中的对称性元素,并判断该分子有无手性。

2.(1 分)画出锌(Ⅱ)配合物的结构。

3.(1 分)指出合成配合物时甲醇的作用。

三、(8 分)合成配体 h2L 所需的邻羟基醛 F 可由萘为原料合成:

请回答: 1.(4 分,各 1 分)写出 A、B、C、D 所代表的中间产物或反应条件,用结构式表示。

2.(1 分)写出 A 转变为 B 的过程涉及的人名反应中的中国化学家名字。

3.(2 分)写出二羰基化合物 E 的烯醇式结构。

4.(1 分)写出产物 F 的系统名称。

四、 (6 分)立方 ZnS 与 NaCl 晶体结构同属立方面心点阵型式,不同之处是 Zn 离子填入 S 离子组成的正四面 体空隙中,Na 离子填入 Cl 离子组成的正八面体中。已知 ZnS 与 NaCl 的晶胞参数 a 分别为 540.6 和 562.8pm, 求键长 Zn-S 及 Na-Cl 键长,并指出负离子堆积形成的正四面体空隙的填充情况。


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