2013年全国初中学生（第二十三届天原杯）化学素质和实验能力竞赛及答案（word）

2013年全国初中学生（第二十三届天原杯）化学素质和实验能力竞赛复赛试题可能用到的相对原子质量：H1、C12、N14、O16、Na23、Mg24、Al27、S32、Cl35.5、K39、Mn55、Fe56、Cu64、Zn65、Ag108、Sn119、Hg201、Pb207。得分 评卷人 一、选择题(本题包括15个小题，每小题2分，共30分。每小题有1个或2个选项符合题意。若有两个答案的错1个不得分，漏选1个扣1分。请将答案填在下表相应题号的空格内）题 号123456789101112131415答 案 1. 2013年世界地球日的主题是“多样的物种，唯一的地球，共同的未来”。下列描述符合这一主题的是（ ）。 A为粮食增产，多施用高效化肥、农药 B霾是一种自然现象，对人体健康影响不大 C大力推广新型材料 D努力实施“绿色化学”，把化学对环境的负面影响减到最低 2.化学概念相互间存在如下3种关系： 下列对概念间关系的说法正确的是（ ）。 A纯净物与混合物属于包含关系 B化合物与氧化物属于包含关系 C单质与化合物属于交叉关系 . D氧化反应与化合反应属于并列关系 3. 过氧化氢（H2O2）是常见的过氧化物，下列物质也属于过氧化物的是（ ）。 AMnO2BCaO2CNO2DSiO2 4. 晋代葛洪的食肉方（去除黑痣的药方）中记载：“取白炭灰（石灰）、荻灰（草木灰）等分煎合”可去黑痣。起到“食肉”作用的主要物质是（ ）。 A碳酸钙B熟石灰C碳酸钾D苛性钾 5. 生物体死亡后，体内含有的碳-14会逐渐减少（称为衰变）。因此科学家可通过测量生物体遗骸中碳-14的含量，来计算它存活的年代，这种方法称之为放射性碳测年法。碳-14原子核中含6个质子与8个中子，在衰变时，一个中子变成质子，形成新的原子核。下列关于新原子核的说法正确的是（ ）。 A碳原子核，含7个质子，8个中子 B氮原子核，含7个质子，7个中子 C碳原子核，含6个质子，7个中子 D氧原子核，含7个质子，8个中子 6. 取4份等质量的KClO3，向其中3份中分别加入少量等质量的KMnO4、MnO2和Mn，分别在某温度下加热至质量不再改变，测定产生氧气的质量。然后将剩余固体溶于足量水中，添加过物质的组别中均有相同组成的不溶物。测定结果如下：组别加入物质无KMnO4MnO2Mn产生氧气的质量 /g0m1m2m3不溶物的质量 /g0w1w2w3 已知m1m2m3，下列关于此实验的说法一定正确的是（ ）。 A3种物质的加入都有利于KClO3分解制氧气 B残留不溶物的质量关系为w1w2w3 CKMnO4是KClO3分解制氧气效果最好的催化剂 D不加入其他物质时，KClO3未发生分解反应 7. 下列各组微粒中，属于同一种元素的是（ ）。 ACl和Cl BCo和CO CH和He D和 8. 下列变化过程一定发生化学反应的是（ ）。 A燃烧 B爆炸 C颜色发生了改变 D状态发生了改变高温 9. 将硅粉与镁粉混合后隔绝空气强热，得到一种暗蓝色的化合物。将此化合物投入水中，发生剧烈反应，产生气体，并伴有爆炸声与火光。此过程不可能发生的反应是（ ）。 A2Mg + Si Mg2Si BMg2Si + 4H2O = 2Mg(OH)2 + SiH4 CSiO2 + H2O = H2SiO3 DSiH4 + 2O2 = SiO2 + 2H2O10. 甲、乙两种固体物质的溶解度曲线如图所示。常温下，分别向装有适量甲、乙物质的两支试管里加入等量的蒸馏水，充分振荡后，两支试管底部均有未溶解的固体；再将两支试管放入盛有冰水混合物的烧杯里，如图所示。关于该实验，下列说法中正确的是（ ）。 A乙溶液中溶质的质量分数增大 B装有甲物质的试管中剩余的固体减少 C甲、乙两物质的溶解度都增大 D两支试管里剩余的固体都增多 11. 下列CO2的制备装置中，不能起到“随开随制，随关随停”效果的是（ ）。 12. 某同学想要知道10 g食盐的体积，他应该采用的方法是（ ）。 A将食盐放入空量筒中，观察表面对应的刻度 B将食盐放入装有水的量筒中，观察液面对应刻度的变化 C将食盐放入装有沙子的量筒中，观察表面对应刻度的变化 D将食盐放入装有饱和食盐水的量筒中，观察液面对应刻度的变化 13. 3种无色溶液，溶质分别为硫酸铵、氯化钠和碳酸钾。3位同学设计的鉴别方案如下： 甲：各加入少量盐酸，有气体产生的是碳酸钾。然后向无明显现象的试管中滴加少量氯化钡溶液，有沉淀产生的是硫酸铵，无沉淀产生的是氯化钠。 乙：各加入足量烧碱溶液，加热，有气体产生的是硫酸铵。然后向无明显现象的试管中滴加少量硝酸银溶液，再加入少量稀硝酸，有沉淀产生的是氯化钠，无沉淀的是碳酸钾。丙：各加入少量氯化钡溶液，再加入少量稀硝酸，有沉淀产生的是硫酸铵。然后向无明显现象的试管中滴加少量硝酸银溶液，有沉淀产生的是氯化钠，无沉淀的是碳酸钾。其中正确的有（ ）。 A只有甲 B甲和乙 C乙和丙 D甲和丙 14. 现有失去标签的氯化钙、硝酸银、盐酸、碳酸钠4种无色溶液。将它们编号为甲、乙、丙、丁后，两两混合的现象如下表所示。根据实验现象判断甲溶液中溶质的化学式是（ ）。实验顺序实验内容实验现象甲 + 乙有气泡生成甲 + 丙有沉淀生成丙 + 丁有沉淀生成乙 + 丙没有现象发生 ACaCl2 BAgNO3 CHCl DNa2CO3 15. 将5.4 g金属铝投入一定量的混合盐溶液中，反应后可得到36.0 g金属单质（无气体产生）。则原混合盐的组成可能为（ ）。 APb(NO3)2与Hg(NO3)2BFe(NO3)2和Zn(NO3)2 CAgNO3与Cu(NO3)2 DSn(NO3)2与Mg(NO3)2得分 评卷人 二、填空题（本题包括8个小题，共40分） 16.（4分）生活与化学密切相关，处处充满着化学知识。 （1）下列食物中，能提供大量维生素的是 （填字母序号）。 A牛奶 B大米 C蔬菜 （2）加钙牛奶中的“钙”是指钙元素，身体中一旦缺钙，可能患有的疾病是 （填“骨质疏松”或“贫血”）。 （3）下列物品中，所使用的主要材料属于天然纤维的是 （填字母序号）。 A 橡胶手套 B棉布围裙 C塑料保鲜膜 （4）我们常用洗涤剂清洗餐具上的油污，这是因为洗涤剂具有 功能。 17.（6分）我们周围的物质世界是由100多种元素组成的，为了便于研究元素的性质，常常需要寻找它们之间的内在规律。下表列出的是118号元素的部分最高正化合价和最低负化合价。请阅读并回答下列问题： 1 H+12 He03 Li+14 Be+25 B+36 C+4 -47 N+5 -38 O-29 F-110 Ne011 Na+112 Mg+213 Al+314 Si+4 -415 P+5 -316 S17 Cl+7 -118 Ar0 （1）11号元素属于 元素（填“金属”或“非金属”），它在化学反应中形成的离子与 （写元素符号）原子具有相同的核外电子排布。 （2）16号元素的原子核外电子数为 ，推测该元素最低负化合价为 ，最高正化合价的氧化物的化学式为 。（3）从化合价角度分析，我们可以发现一些规律。请写出其中的一个： 。 18.（4分）某厂废水中含有质量分数为4.9%的H2SO4，需中和后才能排放。某兴趣小组同学经过讨论，提出了两种中和方案，所用试剂的价格如下：中和试剂氢氧化钠氢氧化钙价格/（元吨-1）800450 （1）请从经济与产物角度说明选择氢氧化钙的理由： _； _。 （2）有同学建议用氨水进行中和，可以回收一种化肥，其化学式为_。该废水还会引起的环境问题是_（选填编号）。A重金属污染B有毒物质污染C富营养化污染D悬浮物污染 19.（5分）一包白色粉末，由CuSO4、CaCO3、BaCl2、Na2SO4、NaOH中的两种或两种以上的物质混合而成。为探究其组成，进行如下实验： （1）取少量白色粉末，向其中加入足量的水，充分搅拌后过滤，得到白色沉淀和无色滤液。则原白色粉末中一定不含有 。 （2）取实验（1）滤出的白色沉淀，向其中加入足量的盐酸，沉淀全部溶解，并产生无色气体。则原白色粉末中一定含有 。 根据上述实验可推断：原白色粉末的组成有 种可能。 为进一步探究原白色粉末的组成，取实验（1）得到的滤液，向其中通入CO2，产生白色沉淀，则可推断原白色粉末中一定还含有 。 20.（3分）高氯酸（HClO4）是最强酸。现有一种不常见的氯的化合物叫做高氯酸氯，其分子中氯的质量分数为0.526，且每个分子中含有4个氧原子。 （1）高氯酸氯的化学式为_。（2）高氯酸氯在室温下即发生分解，形成Cl2、O2和另一种氯的氧化物。已知该反应的化学方程式中3种产物的化学计量数相同。请写出该分解反应的化学方程式： 。 21、（6分）Fenton法常用于处理含难降解有机物的工业废水。其原理是利用Fe2+和H2O2的反应产生能降解污染物的活性成分。现运用该方法降解有机污染物p-CP，探究有关因素对降解反应速率的影响。实验探究：控制p-CP的初始浓度相同，实验温度恒定在25或40（其余实验条件见下表），设计如下对比试验。 （1）请完成以下实验设计表（表中不要留空格）。实验编号实验目的温度/pH浓度/（mgL-1）H2O2Fe2+为提供参照25320416.8探究温度对降解反应速率的影响251020416.8 实验测得p-CP的浓度随时间变化的关系如右图。 （2）实验、表明温度升高，降解反应速率_。 实验发现，温度过高时，降解反应较难发生。请从Fenton法所用试剂H2O2的角度分析原因： 。（3）实验得出的结论是：pH等于10时， 。（4）为测定不同时间内有机物降解的浓度，需在不同时间从反应器中取样，并使所取样品中的降解反应立即停止下来。根据上图中的信息，给出一种迅速停止反应的方法： _。 22.（5分）工业上利用太阳能进行海水晒盐。已知海水蒸发浓缩过程中析出盐的种类和质量如下表：（表中数据为每升海水在浓缩过程中析出各种盐的质量，单位为g）海水密度/（gmL-1）CaSO4NaClMgCl2MgSO4NaBr1.130.561.200.911.210.053.260.0040.0081.220.0159.650.010.041.260.012.640.020.020.041.311.400.540.030.06 （1）海水从密度为1.21 gmL-1浓缩到1.22 gmL-1时发生的变化是_。 A各种盐的溶解度增大 B海水中水的质量分数不变 C析出粗盐中NaCl的质量分数增大 D海水中Br的质量分数不变 （2）海水在浓缩过程中，最先析出的盐是_。实际晒盐生产中，海水的密度一般控制在1.21 gmL-11.26 gmL-1范围内。由上表可知，所得粗盐中含有的杂质离子有_。 （3）下图能较正确地反映浓缩过程中海水中NaCl的质量分数（A%）与海水密度（d）的关系的是_。23.（7分）肼（N2H4）是氮和氢形成的一种化合物，易溶于水。工业上利用尿素法生产肼，同时得到副产品十水合碳酸钠，其工艺流程如下：十水合碳酸钠 合成次氯酸钠液氯30%烧碱溶液制肼尿素肼液除盐肼液 制肼过程的反应为：CO(NH2)2(尿素) + NaClO + 2NaOH = N2H4 + Na2CO3 + NaCl + H2O。 （1）实验室若配制30%烧碱溶液，所需的玻璃仪器除玻璃棒外，还有 （选填编号）。 A漏斗 B烧杯 C烧瓶 D量筒 （2）已知：Cl2 + H2O = HCl + HClO，请推测Cl2与NaOH溶液发生反应的化学方程式： 。 从后续反应过程来看，若要使原料不浪费，合成次氯酸钠时投入的液氯与烧碱的质量之比为71 : 。 （3）在实验室中，欲从母液中分离出十水合碳酸钠晶体。可采用的操作依次为 （选填编号）。 A蒸馏 B蒸发C灼烧 D过滤 E冷却结晶 （4）肼具有很好的还原性，且氧化产物无污染，故可用于除去锅炉等设备供水中的溶解氧等。请写出肼除氧时发生反应的化学方程式： 。得分评卷人三、实验题（本题包括3个小题，共20分）24.（4分）在实验室用下图所示装置进行CO和CO2的分离和干燥。现只有稀盐酸、浓硫酸、氢氧化钠溶液，按要求填写下列空白。 操作过程：应先关闭 b，再打开 a，乙中排出 气体。若获得另一种气体，丙中盛放的溶液为 ，操作为 ，此刻甲中反应的化学方程式： 。 25（5分）实验室常用MnO2与浓盐酸反应制备Cl2，其反应方程式为： MnO2 + 4 HCl(浓) MnCl2 + Cl2+ 2 H2O 反应装置如右图所示（夹持装置已略去）。 （1）检查装置气密性之后的操作依次是 （填序号）。 A向烧瓶中加入MnO2粉末 B加热 C向烧瓶中加入浓盐酸 （2）制备反应会因盐酸浓度下降而停止。为测定反应残余液中盐酸的浓度，探究小组同学提出下列实验方案： 甲同学的方案为：与足量AgNO3溶液反应，称量生成沉淀的质量。此方案_（填“可行”或“不可行”），原因是 。 乙同学的方案为：与足量Zn反应，测量生成的气体体积。实验装置如右图所示（夹持装置已略去）。使Y形管中的残余溶液与锌粒反应的正确操作是将 转移到 中。反应完毕，每间隔1分钟读取气体体积。气体体积逐渐减小，直至不变。气体体积逐渐减小的原因是 （仪器和实验操作的影响因素除外）。 26（11分）实验室获取氮气有很多种途径，常见的3种方法是： 方法一：将氨气通入灼热的氧化铜粉末，得到纯净的氮气和铜； 方法二：将空气通过灼热的铜，得到较纯净的氮气和氧化铜粉末； 方法三：将亚硝酸钠（NaNO2）和氯化铵的混合溶液加热，氮元素全部转化为氮气。进行实验时可选择的实验仪器如下图所示（省略夹持装置与加热装置）： （1）方法一：制氮气所需的氨气可以用浓氨水滴加到生石灰中得到，此反应的发生装置最好选用 （选填装置编号）。请写出生石灰在此反应中的两个作用： ， 。 （2）方法二：为保证所得氮气尽可能纯净，除了使用铜外，还可以向装置 （选填装置编号）中加入 以除去其它杂质气体。 （3）方法三：制氮气的化学方程式为： 。 （4）绿色化学是指在制造和应用化学产品时应有效利用（最好可再生）原料，消除废物和避免使用有毒的和危险的试剂与溶剂。在制取氮气的3种方法中，联合使用方法一和方法二与单独使用方法三相比，具有很多优越性，请从绿色化学的角度进行评价： 。 （5）1892年，英国科学家瑞利（Rayleigh）发现，采用方法二得到的氮气在相同条件下比方法三得到的氮气密度总是偏大5左右。若上述实验设计与操作均无错误，且氮气已完全干燥，请解释产生这一现象的原因： 。得分评卷人四、计算题（本题包括2个小题，共10分）27.（4分）长期使用的热水壶底部有一层水垢，水垢的主要成分是碳酸钙和氢氧化镁。为了测定水垢中碳酸钙的含量，将足量质量分数为10.0的盐酸加入到10.0 g水垢中，产生CO2气体的情况如右图所示。（1）水垢中碳酸钙的质量分数是多少? （2）假设水垢中除碳酸钙和氢氧化镁外，不含其它杂质，溶解10.0 g水垢，至少需要质量分数为10.0的盐酸的质量是 。（结果保留一位小数） 28（6分）蛋白质主要由C、H、O、N等元素组成，其中N的质量分数为16%。因此测定奶制品中N的含量就可以知道奶制品中蛋白质的含量。有不法商人在奶制品中加入三聚氰胺 （C3H6N6）以“提高”其中N的含量。（1）三聚氰胺中N的质量分数为 。（结果保留一位小数）（2）加入1 g三聚氰胺，就N的含量而言“相当于”多少克蛋白质？（结果保留一位小数） 附加题 1.（6分） 天然碱的组成可以用aNa2CO3bNaHCO3cH2O（a、b、c为整数）表示。现有3种不同的天然碱样品，分别进行如下实验以确定其化学式。 （1）将质量为62.0 g的样品A平均分成两份，一份在300下充分灼烧（Na2CO3不分解），固体质量减轻9.8 g；另一份溶于水后加入足量的Ba(OH)2溶液，得到白色沉淀59.1 g。 样品A的化学式可以表示为 。 （2）将质量为4.71 g的样品B溶于水，逐滴滴加一定浓度的稀盐酸，产生气体的质量与加入盐酸的质量有下表所示关系：盐酸质量/g20406080气体质量/g00.441.321.98 已知在盐酸不足时会发生反应：Na2CO3 + HCl = NaHCO3 + NaCl + H2O 盐酸的质量分数为 ；样品B的化学式可以表示为 。 2.（4分）已知： 温度、压强恒定时，相同体积的气体，如O2、N2或O2和N2混合气体中的O2分子数、N2的分子数、O2和N2的分子总数相同。 On的氧化性强于O2，能和松节油反应（无气体生成），而O2不能。 O2经过静电放电装置，体积略有缩小，可推知其中的分子数减少，则O2经静电放电发生反应的化学方程式为： n O2(n个O2分子) = 2 On(2个On分子) 测定On组成的实验：一定温度、压强下，把含有O2和On的气体均分成两份。一份和松节油反应，气体体积缩小a mL；对另一份加热，使On完全分解为O2，恢复到原温度、压强时，气体体积增加了a /2 mL，求n的值。2013年全国初中学生化学素质和实验能力竞赛（第二十三届天原杯）复赛试题参考答案题号12345678答案C、DBBDBA、BAA题号9101112131415答案CAB、DDADA、C 解析： 15. 铝完全反应，置换出金属的质量： Al Pb Hg Fe Zn Ag Cu Sn Mg 5.4 g 62.1 g 60.3 g 16.8 g 19.5 g 64.8 g 19.2 g 35.7 g 0 g 第一组：不论是Pb或Hg都大于36.0 g。但可能存在盐的量不足，铝未反应完；置换出铅和汞的质量共36.0 g 第二组：不论是Fe或Zn，相应质量都小于36.0 g，组合也小于36.0 g。 第三组：置换出Ag和Cu的质量分别为64.8 g和19.2 g，36.0 g介于二者之间，可以通过组合得到。 第四组：镁不反应；置换出Sn的质量35.7 g，小于36.0 g，不能由组合得到相应结果。 未注明分值为每空1分；其他正确答案合理即可得分。 16.（4分）（1）C （2）骨质疏松 （3）B （4）乳化 17.（6分）（1）金属 Ne （2）16 -2 SO3 （3）最低负化合价数值= 8最外层电子数 18.（4分）（1） 中和等量H2SO4时所用Ca(OH)2更少，费用更低 用Ca(OH)2中和H2SO4产物为微溶的CaSO4，在水体中残留较少 （2）(NH4)2SO4 C 19.（5分）（1）CuSO4 （2）CaCO3 5 NaOH、BaCl2 20（3分）（1）Cl2O4 （2）2Cl2O4 = Cl2 + O2 + Cl2O6（2分）解析：（1）设高氯酸氯分子中含有n个氯原子。 w(Cl) = = 0.526 解得 n = 2；化学式为Cl2O4。 21（6分）（1）（2分，每行1分）实验编号实验目的温度/pH浓度/（mgL-1）H2O2Fe2+40320416.8探究溶液pH对降解反应速率的影响 （2）增加 过氧化氢在温度过高时分解 （3）反应速率趋向于零（或该降解反应趋于停止） （4）将所取样品迅速加入到一定量的NaOH溶液中，使pH为10（或将所取样品骤冷等） 22（5分）（1）C （2）CaSO4 Ca2+、Mg2+、SO、Br（2分，写出3个及以上得2分，写出两个得1分，写物质化学式不得分） （3）B 23（7分）（1）BD（多、漏、错选均不得分） （2）Cl2 + 2NaOH = NaCl + NaClO + H2O 160（2分） （3）BED（多、漏、错选或次序错误均不得分） （4）N2H4 + O2 = N2 + 2H2O（2分） 解析：（2）71 g Cl2消耗80 g NaOH生成74.5 g NaClO，再与80 g NaOH和尿素反应生成肼。 24.（4分）CO 稀盐酸 关闭a，打开b Na2CO3 + 2HCl = 2 NaCl + H2O + CO2 25（5分）（1）ACB （2） 不可行 残余液中的MnCl2也会与AgNO3反应形成沉淀 锌粒 残留溶液（两格共1分） 气体未冷却至室温 26（11分）（1）D CaO与水反应，减少了溶剂 CaO遇水放热，降低了NH3的溶解度 （2）E 碱石灰 （3）NaNO2 + NH4Cl NaCl + N2+ 2H2O（2分） （4）Cu和CuO可以循环使用，节省试剂；避免使用有毒的NaNO2；污染小（该题2分，每项1分，最多可得3分） （5）方法二制得的氮气中含有密度（或相对分子质量）比氮气大的稀有气体，导致密度偏大2分，写出稀有气体得1分，给出密度（或相对分子质量）比较得1分27（4分）（1）75%（2分） （2）86.2 g（2分） 解析：（1）设碳酸钙的质量为x 2 HCl CaCO3 CO2 100 44 x 3.3 g x = 7.5 g w(CaCO3) = 7.5100% / 10 = 75% （2）m(HCl) = (g + g) 10.0% = 86.2 g 28（6分）（1）66.7 %（3分） （2）4.2（3分） 解析：（1）w(N) = = 66.7 % （2）m = 4.2 g 附加题 1（6分）（1）Na2CO32NaHCO32H2O（2分） （2）3.65%（2分） 2Na2CO3NaHCO3H2O（2分）解析：（1）310 g样品中碳元素的质量：m(C) = 10 12 g = 36 g aNa2CO3bNaHCO3cH2O b/2CO2 + (b/2 + c)H2O 106a + 84b + 18c 22b + 9b +18c 310 98 106a + 84b + 18c = 310 . a = 1 (a + b)12 = 36 解得： b = 2 31b +18c = 98 . c = 2 （2）由盐酸质量和气体质量的数据分析，加入盐酸的质量在40 g到60 g的过程中发生了如下反应： NaHCO3 + HCl = NaCl + H2O + CO2 36.5 44 20w 1.32 0.44 解得w = 3.65 %。 由盐酸加入量从40 g到60 g的变化数据分析：加入盐酸的质量从0到30 g用于碳酸钠转化为碳酸氢钠；从30 g到75 g用于碳酸氢钠转化为二氧化碳。由此可知a : b = 2 : 1。 2 Na2CO3NaHCO3cH2O 3 CO2 2106 + 84 + 18c 344 4.71 1.98 由此列比例式解出c = 1，因此样品B的化学式为2Na2CO3NaHCO3H2O。 2（4分）n = 3 解析：和松节油反应，体积缩小a mL，即为参加反应的On的体积。 加热使On完全分解为O2，发生的反应为： 2 On = n O2 （2分）由实验结果a和a/2可知，若a = 2，则由a/2推知n = 3，On即O3。 （2分）14