2011年北京市高中学生化学竞赛试卷(高中二年级.doc

2011年北京市高中学生化学竞赛试卷（高中二年级）2011年4月10日上午 8：00-10：00 北 京题号123456789101112总分满分99458610589225100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。题中可能用到的相对原子质量为：HCNONiFe1.00812.0114.0116.0058.7055.85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BSiO2是制备光纤导线的主要材料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 Ba22OHNH4H= BaSO4NH3H2OH2OB向漂白粉溶液中通入过量的SO2气体ClOSO2H2O= HSO3HClOC向偏铝酸钠溶液中通入CO2气体 AlO2CO22H2O= Al(OH)3HCO3D海水中的Fe2 在铁细菌的催化下被氧化成Fe2O34Fe28OHCO2=2Fe2O3HCHO3H2O（3）已知：N2(g)+3H2(g)2NH3(g) H = 92.4 kJmol-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实验2实验3反应物投入量 始态1mol N2、3mol H2 2mol NH34mol NH3NH3的平衡浓度/molL-1cl c2 c3 反应的能量变化放出a kJ吸收b kJ吸收c kJ体系压强( Pa)p1 p 2 p 3 反应物转化率1 2 3 下列说法正确的是 （ ） A2 cl c3 Ba + b = 92.4 C.2 p2 p3 D（1 + 3） 1（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 molL1 NH4HSO4溶液中滴加NaOH溶液至中性： c(Na)c(SO42)c(NH4)c(OH)=c(H)B25时，pH =4.75、浓度均为0.1 molL1的CH3COOH、CH3COONa的混合液：c(CH3COO)c(OH)c(CH3COOH)c(H)C25时，pH=2的HCOOH与pH=12的NaOH等体积混合：c(CHCOO)c(H)c(Na)c(OH)D0.1 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 ( )A1.3tB2.6tC5.2tD6.5t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 CuO 饱和食盐水Na2S溶液NaOH溶液酚酞 A BCDE b a 碱石灰 （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 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）6C时，苯甲酸在H2O (I)、C6H6 (II)中浓度（molL）及分配比见表：c(I)c(II)c(I)c(II)c(I)c0.5 (II)0.003290.01560.2110.02130.005970.04950.1170.0211 请说明c(I)c0.5(II)为定值的原因。第4题（ 5 分） 1000C时，FeO + H2 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 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。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NH3H2O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(g)Cl2(g)O2(g)C(s)CO(g)rm /kJmol1944.7763.2000110.5Sm/Jmol1K155.02354.9223.1205.15.74197.7请根据表中数据（1） 计算反应：TiO2(s) + 2Cl2(g) = TiCl4(g) + O2(g) 298K的rm和rSm,该反应能否正向进行？（2） 计算反应2C(s) + O2(g) 2CO(g) 298K的rm和rSm,并判据反应在298K进行的方向。rm = 221 kJ/mol rSm = 59/ Jmol1K1（3）为得到纯的TiCl4，有人设计如下方案：TiO2(s) + 2Cl2(g) + 2C(s) TiCl4(g ) + 2CO(g)。计算该反应298K的rm和rSm,并判据反应进行的方向。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NaClNa2SO4Na3PO4cmo1dm31.000.005000033Vdm30.0210.1257.4103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。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(x1)。今有一批NixO，测得密度 r 为6.47gcm-3,用波长=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） 计算x值，并标明Ni的氧化数的化学式（3） Ni晶体中，O2-的堆积方式怎样？Ni在堆积中占据那种空隙？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s 键和离域p 型键。s 间的夹角为116，求离域p 型键所含单个碳的sp的成分及与s 键间的夹角。（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 r（b） 计算C60球体半径R第11题（22分）请你给出化合物AK的结构简式。其中D的相对分子质量为100。第12题（5分）完成下列反应式，写出产物的结构简式。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 （2分）（2）Cl2 + S2 = 2Cl + S （1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。 （3分）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nFeO + H2 Fe + H2O始态 n平衡态 nx x今 x = 1.0（mol） 代入 n/( nx) = 0.52 得 x = 2.9（mol）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 NH3H2O = Cu(NH3)42+ + 2 OH + 4 H2O （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) rmTrSm = 163.9/ Jmol1K1rm = 181.5 kJ/mol rSm = 58.9/ Jmol1K1rmTrSm = 163.9/ Jmol1K1 0 反应正向不能进行 (3分)（2）2C(s) + O2(g) 2CO(g)rm = 221 kJ/mol rSm = 179/ Jmol1K1rmTrSm = 274/ Jmol1K1 0 反应正向能进行 (3分)（3）TiO2(s) + 2Cl2(g) + 2C(s) TiCl4(g) + 2CO(g)rm = 39.5 kJ/mol rSm = 249.7/ Jmol1K1 rmTrSm = 113.9/ Jmol1K1 0 反应正向能进行. (4分)第8题（ 5 分 ）c(NaCl) = 1.00 mo1dm3 0.020 dm3/(0.020 + 0.021) dm3 = 0.51mo1dm3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) = 4.3 103 mo1dm3 (1分) c(Na3PO4) = 8.9 104 mo1dm3 (1分)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 = ；d111 = 154/2sin18.71= 240pm (1分)a = d111(h2 + k2 + l2) 1/2 = 416pm （1分）（2）M(NixO) = r N0V/4 = 70.00， M(Nix) = M(NixO) Mo = 54.00， x = M(Nix)/M(Ni) = 0.92 （1分）设NiO为u，Ni2O3为v，建立方程组有uM(NiO) + vM(Ni2O3) = M(NixO) = 54.00u + 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s 键所含s的成分为cos116 = /(1 ) = 0.305 （1分）设大p 键所含单个碳s的成分为= 1 3 =0.085 （1分）含p成分1 = 3 = 0.915 （1分）设p 键与s 键的夹角为AcosA = /(1 )(1 )1/2A = 101.17 （分）（3）(a) r = nMC60/(N0a3) = 1.67gcm-3 （分） (b) R = a2/4 + a2/41/2/2 = 21/2a/4 = 502pm （分）第11题（ 22分 ）第12题（分）第 13 页， 共 13 页