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湖南省2011年高中学生化学竞赛试卷(正稿)[1]



湖南省 2011 年高中学生化学竞赛试卷
(时限:150 分钟 题 得 号 分 一 二 三 满分:150 分) 四 五 总 分

特别提醒:完成本卷不得使用计算器。 可能用到的相对原子质量: H(1) C(12) N(14) O(16) S(32) Cl(35.5) Si(28) Na(23) Mg(24) Al(27)

Ag(

108)

Co(59)

请将选择题的答案填入下列表格中:
题号 答案 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15

一、选择题(本题共 28 分,每小题 4 分。每小题只有一个选项符合题意) 1.日本大地震导致福岛核电站受损,在核电站周围检测到了碘—131、铯—137 和钚 —239 等放射性物质,它们对人体危害极大。硼酸具有阻止反应堆内核分裂,降低反应堆温 度的功能。下列说法正确的是 A.钚—239 的质子数为 239 C.氢氧化铯的碱性比氢氧化钠强 B.碘元素的相对原子质量为 131 D.硼酸的酸性比铝酸(氢氧化铝)弱

2.据国外媒体报道,“火星快车”号和“金星快车”号探测器日前分别在火星和金星大气 层中发现了一种非常特殊的气态化合物。 这种化合物的存在不但会导致金星上的温室效应被 成倍的放大,而且可能会在火星上也诱发温室效应的产生。它的结构式为:16O=C=18O。下 列说法正确的是 A.16O与18O为同种核素 B.16O=C=18O与16O=C=16O互为同位素 C.16O=C=18O 的化学性质与 16O=C=16O 几乎相同 D.用 16O=C=18O 与 Na216O2 反应生成的氧气中含有 18O 3.下列反应的离子方程式书写正确的是 A.向碘化钾溶液中加入用硫酸酸化的过氧化氢溶液:

B.向碳酸氢铵溶液中加入过量的稀氢氧化钠溶液:

C.向FeBr2溶液中通入过量的C12:2Fe2 +2Br +2Cl2= 2Fe3 +Br2+4Cl
+ - +



D.Fe2O3 溶于过量的氢碘酸中:

4.下列实验肯定能达到目的的是 A.将乙醇与浓硫酸共热制得的气体通入酸性 KMnO4 溶液中,检验气体中含有乙烯 B.在滴有酚酞的 Na2CO3 溶液中,加入 BaCl2 溶液后 红色褪去,验证 Na2CO3 溶液中存在水解平衡 C.淀粉溶液和稀 H2SO4 混合加热,加入新制 Cu(OH)2 悬浊液加热至沸腾,检验淀粉水解产物有还原性 D.利用右图装置并根据有关实验现象能推知酸性: CH3COOH>H2CO3>C6H5OH 5.室温下,下列各组微粒在指定溶液中能大量共存的是 A. pH=l的溶液中: CH3CH2OH、 Cr2O72—、 K+、 SO42
- -

B . c(Ca2+)=0.1 mol· L 1的溶液中:NH4+、SiO32-、CH3COO 、Br-

C .加入铝粉放出大量 H 2 的溶液中: Fe 2+ 、 Na +、 Cl 、 NO 3




D.NaHCO 3溶液中: C6H5O 、CO32 、 Br 、 K
- - -



6.全钒液流电池是一种新型的绿色环保储能电池。其电池总反应为: V +VO2 +H2O


3+

充电 放电

VO2 +2H +V2 。下列说法正确的是
+ + + + + - +

A.放电时正极反应为:VO2 +2H +e =VO2 +H2O B.充电时阴极反应为:V2 -e =V3+
+ -

C.放电过程中电子由负极经外电路移向正极,再由正极经电解质溶液移向负极 D.充电过程中,H+由阴极区向阳极区迁移 7.向绝热恒容密闭容器中通入 SO2 和 NO2,一定条件 下使反应 SO2(g)+NO2(g) SO3(g)+NO(g)达到平衡,正反应

速率随时间变化的示意图如右所示。由图可得出的正确结论 是 A.反应在 c 点达到平衡状态 B.反应物浓度:a 点小于 b 点 C.反应物的总能量低于生成物的总能量 D.△t1=△t2 时,SO2 的转化率:a~b 段小于 b~c 段 二、选择题(本题共 40 分,每小题 5 分。每小题有一个或两个选项符合题意。错答或 少答记 0 分) 8.设 NA 为阿伏加德罗常数,下列说法正确的是 A.2.4g 镁在二氧化碳中燃烧所转移的电子总数为 0.2NA B.1 L1 mol/L 的 Na2CO3(aq)中 CO32 与 HCO3 的离子数之和为 NA
- -

C .一定条件下, 1 mol N 2 和 3 mol H 2充分反应,生成物中的 N—H 键数目为 6NA D.含有 NA个 NO 2和 N 2O 4分子的混合气体降低温度,混合气体的分子数目小于 NA

9.pH=2 的两种酸溶液 A 和 B,分别加水稀释 1000 倍后,其 pH 分别为 5 和 3。下列 结论正确的是 A.酸 B 比酸 A 的电离程度小 C.酸 B 的物质的量浓度比酸 A 的大 B.A 为弱酸溶液,B 为强酸溶液 D.B 比 A 易导电

10.Na3N 是离子化合物,它和水作用可产生 NH3。下列叙述正确的是 A.Na+和 N3—的电子层结构都与氖原子相同 B.Na+的半径大于 N3—的半径 C.Na3N 与足量的盐酸反应后生成两种盐 D.在 Na3N 与水的反应中,Na3N 作还原剂 11.下列化学实验事实及其解释都正确的是 A.FeCl3 溶液可以腐蚀线路板上的 Cu,因为 Fe 的金属活动性大于 Cu B.将 SO2 通入含 HClO 的溶液中,生成 H2SO4,因为 HClO 酸性比 H2SO4 强 C.将饱和氯水滴到淀粉碘化钾试纸上,试纸先变蓝后变白,因为氯水具有漂白性 D.铝箔在酒精灯火焰上加热熔化但不滴落,因为铝箔表面氧化铝膜熔点高于铝 12.室温下,将 1.000mol· L 1.000mol· L
-1 -1

盐酸滴入 20.00mL

氨水中, 溶液 pH 和温度随加入盐酸体积

变化曲线如右图所示。下列有关说法正确的是 A.a 点:由水电离出的 c(H )=1.0× 10
+ + -14

mol· L

-1

B.b 点:c(NH4 )+c(NH3· H2O)=c(Cl ) C.c 点:c(Cl )= c(NH4 ) D.d 点后,溶液温度略下降的主要原因是 NH3· H2O 电离吸热 13.头孢羟氨苄(如下图)被人体吸收效果良好,疗效明显,且毒性反应极小,因而被 广泛适用于敏感细菌所致的多种疾病的治疗。 已知肽键可以在碱性条件下水解。 下列对头孢 羟氨苄的说法中正确的是
- +



· H2O

A.头孢羟氨苄的化学式为 C16H14N3O5S· H2O B. 1mol 头孢羟氨苄分别与 NaOH 溶液和浓溴水反应时, 需消耗 4mol NaOH 和 3mol Br2 C.在催化剂存在的条件下,1mol 头孢羟氨苄可与 7molH2 发生反应 D.头孢羟氨苄不能在空气中稳定存在

14.短周期元素A、B、C、D的原子序数依次增大,它们的原子序数之和为36,且原 子最外层电子数之和为14;A、C原子的最外层电子数之和等于B原子的次外层电子数;A与 C,B与D均为同主族元素。下列叙述正确的是 A.在地壳中,C 元素的含量位于第一位 B.A、B、D 三种元素形成的化合物一定是强酸 C.C 元素位于元素周期表中的第 3 周期第ⅠA 族 D.B 元素与氢元素形成化合物的化学式一定为 H2B 15.如图I所示,甲、乙之间的隔板K和活塞F都可以左右移动,甲中充入2 molA和1 mol B,乙中充入 2 mol C 和 1 mol He,此时 K停在 0处。在一定条件下发生反应: 2A(g)+B(g) 2C(g),反应达到平衡后,再恢复至原温度,则下列说法正确的是

A.达到平衡时,隔板K最终停留在刻度0与-2之间 B .若 达 到 平 衡 时 , 隔 板 K 最 终 停 留 在 刻 度 -l 处 , 则 乙 中 C 的 转 化 率 小 于 50% C .若达到平衡时,隔板 K最终停留在靠近刻度 -2 处,则乙中 F最终停留刻度大于 4 D.若图Ⅱ中x轴表示时间,则y轴可表示甲、乙两容器中气体的总物质的量或A的物 质的量 三、 (本题包括 1 个小题,共 12 分) 16. (12 分)CoCl2· 6H2O 是一种饲料营养强化剂。以含钴废料(含少量 Fe、Al 等杂质) 制取 CoCl2· 6H2O 的一种新工艺流程如下图:

已知: ①钴与盐酸反应的化学方程式为:Co+2HCl=CoCl2+H2↑ ②CoCl2· 6H2O 熔点 86℃,易溶于水、乙醚等;常温下稳定无毒,加热至 110~120℃时, 失去结晶水变成有毒的无水氯化钴。 ③部分阳离子以氢氧化物形式沉淀时溶液的 pH 见下表:

沉淀物 开始沉淀 完全沉淀 请回答下列问题:

Fe(OH)3 2.3 4.1

Fe(OH)2 7.5 9.7

Co(OH)2 7.6 9.2

Al(OH)3 3.4 5.2

⑴在上述新工艺中,用“盐酸”代替原工艺中“盐酸与硝酸的混酸”直接溶解含钴废料,其 主要优点为 ⑵加入碳酸钠调节 pH 至 a,a 的范围是 ⑶操作Ⅰ包含 3 个基本实验操作,它们是 ⑷制得的 CoCl2· 6H2O 需减压烘干的原因是 。 和过滤。 。 。

⑸为测定产品中 CoCl2· 6H2O 含量,某同学将一定量的样品溶于水,再向其中加入足量 的 AgNO3 溶液,过滤,并将沉淀烘干后称量其质量。通过计算发现产品中 CoCl2· 6H2O 的质 量分数大于 100%,其原因可能是 ⑹在实验室中,为了从上述产品中获得纯净的 CoCl2· 6H2O,采用的方法是 。 四、 (本题包括 2 个小题,共 37 分) 17. (17 分)氮元素和碳元素一样也存在一系列氢化物。例如:NH3、N2H4、N3H5、 N4H6……。 (1)写出该系列氢化物的通式: 。 。

(2)上述系列第 6 号物质的同分异构体有多种,其中一氯代物有三种的结构简式是:

。 (3)已知 NH3 为一元碱,N2H4 为二元碱,N2H4 在水溶液中的一级电离方程式可表示 为 N2H4·H2O N2H5++OH ,试写出 N2H4 的二级电离方程式:


。 c(N2H5+)·c(OH )


(4)为了求浓度为 0.1mol/L N2H4 溶液中的 OH 浓度,人们常将 Kb= c2(OH )




c(N2H4·H2O) ;

近似表示为Kb=


0.1mol/L

,其理由是

当 Kb=3.0× 10 6mol/L 时,此溶液的 pH=

。 (lg2=0.3010,lg3=0.4771)

(5)在碱性介质中,用 N2H4 与 NO2 可组合制成燃料电池(产物为 N2 和 H2O) ,试写 出该电池正、负极的电极反应式。 正极: 负极: ; 。

18. (20 分)已知 A、B 均是由两种短周期元素组成的化合物,A 中某元素的质量分数 为 25%,B 的焰色反应呈黄色,C、J、X 是同周期的元素的氢化物,X 为无色液体,C、J 为气体,D 是一种不溶于水的白色固体。在一定条件下,它们有如下图所示的转化关系。

试回答下列问题: (1)写出化学式:A_________;E____________;L___________。 (2)在反应①②③④⑤⑥中,属于氧化还原反应的是____________________。 (3)反应③的化学方程式为:_______________________________________________。 (4)写出下列离子反应方程式: 反应② ________________________________________________________________; 反应⑥_________________________________________________________________。 (5)将 3.4g J 气体与足量的 F 反应,生成一种单质和 X,恢复到 25℃放出 a kJ 热量, 写出该反应的热化学方程式____________________________________________________。 五、 (本题包括 2 个小题,共 33 分) 19. (19 分)盐酸利多卡因(F)葡萄糖注射液抗心律失常,可用于急性心肌梗死后室 性早搏和室性心动过速。合成路线如下:

(1)B 在核磁共振氢谱上有

种特征峰,D→E 的反应类型是



(2)C 的结构简式为

。 种。

(3)B 的同分异构体种类很多,符合以下条件的 B 的同分异构体共有 ①属于苯的衍生物,苯环上共有三个取代基; ②与碳酸钠溶液反应可放出 CO2 气体。 (4)写出 与足量的 NaOH 溶液共热充分反应的化学方程式:

。 (5)现仅以有机物 CH3CH=CHCH3 为原料,无机试剂任选,用反应流程图表示合成有机 物 CH3COOCH2CH=CHCH2OOCCH3 的过程(须注明反应条件)。

提示:

20. (14 分)工业上以黄铁矿为原料生产硫酸,吸收塔排出的尾气先用氨水吸收,再用 浓硫酸处理,得到较高浓度的 SO2 和铵盐。为测定该铵盐中氮元素的质量分数,将不同质量 的铵盐分别加入到 50.00mL 相同浓度的 NaOH 溶液中, 沸水浴加热至气体全部逸出(此温度 下铵盐不分解)。该气体经干燥后用浓硫酸吸收完全,测定浓硫酸增加的质量。部分测定结 果如下表: 铵盐的质量/g 浓硫酸增加的质量/g 试回答: (1)该铵盐的成分为 (2)计算该铵盐中氮元素的质量分数。 (须列式计算) 。 10.00 m 20.00 m 30.00 1.29 50.00 0

湖南省 2011 年高中学生化学竞赛
参考答案和评分标准
一、二、选择题(共 68 分。1—7 题每题 4 分,8—15 题每小题 5 分。错答或少答都记 0 分)
题号 答案 题号 答案 1 2 3 4 5 6 7 8 AD 9 AC

C
10 AC

C
11 D

B
12 C

B
13 BD

D
14 C

A
15 AC

D

三、 (本题包括 1 个小题,共 12 分) 16. (12 分)⑴减少有毒气体的排放,防止大气污染;防止产品中混有硝酸盐(2 分) ⑵5.2~7.6(2 分) ⑶蒸发浓缩、冷却结晶(2 分)

⑷降低烘干温度,防止产品分解(失去结晶水) (2 分) ⑸样品中含有 NaCl 杂质(或烘干时失去了部分结晶水) (2 分) ⑹将产品溶于乙醚过滤后,再蒸馏(或重结晶) (2 分) 四、 (本题包括 2 个小题,共 37 分) 17. (17 分) (1)NmHm+2(m≥1) (2 分) ( 2 )NH2 -NH-NH-NH -NH -NH2 (2 分)

(3)N2H5+ +H2O
-

N2H62++OH (3 分)


(4)二级电离非常微弱,一级电离程度不大(2 分) (5)2NO2+4H2O +8e = N2+ 8OH (3 分) 2N2H4 -8e- +8OH- = 2N2 + 8H2O(3 分) 18. (20 分) (1)Al4C3 (2)①③④(2 分) (3)2Na2O2+2H2O = 4NaOH+O2↑(3 分) (4)2AlO2 +CO2+3H2O=2Al(OH)3↓+CO32
- - -

10.74(2 分)

-

NaOH

NO2 (6 分,每空 2 分)

(或 AlO2 +CO2+2H2O=Al(OH)3↓+HCO3 ) (3 分) Al3 +3AlO2 +6H2O = 4Al(OH)3↓(3 分)
+ -



(5)4NH3(g)+3O2(g)= 2N2(g)+6H2O(l) △H=-20a kJ· mol 1(3 分)


五、 (本题包括 2 个小题,共 33 分) 19. (19 分) ⑴3 取代反应( 4 分,每空 2 分) ⑶10(3 分) ⑵ (2 分)

⑷ ⑸ (7 分,每步 1 分)

(3 分)

(其他合理路线同样给分) 20. (14 分) (1)(NH4)2SO4 与 NH4HSO4 的混合物 (4 分) (2)在(NH4)2SO4 与 NH4HSO4 的混合物中,NaOH 优先与 NH4HSO4 发生中和反应: 2NH4HSO4+2NaOH=(NH4)2SO4+Na2SO4+2H2O 过量的 NaOH 再与(NH4)2SO4 反应(加热)产生 NH3 (NH4)2SO4+2NaOH △ Na2SO4+2NH3↑+2H2O

NH3 被浓硫酸吸收使其质量增加:2 NH3 +H2SO4= (NH4 )2SO4
设 NaOH 的物质的量为 a ,铵盐中(NH4)2SO4 的质量分数为 x 。 10g 铵盐与 NaOH (过量)反应生产 mg 氨气,因此有:

20 g 铵盐(过量)与 NaOH 反应产生 mg 氨气,因此有:

? 20 g (1 ? x) ? ?a ? 115g / mol ? ?17 g / mol ? m g…………………………..②(2 分) ? ?
30 g 铵盐(过量)与 NaOH 反应产生 1.29 g 氨气,因此有

? 30 g (1 ? x) ? ?a ? 115g / mol ? ?17 g / mol ? 1.29 g………………………③(2 分) ? ?
联立①②③,解之得:x=0.50 (2 分)

10 g 铵盐中氮元素的质量为:

10 g ? 0.50 10 g (1 ? 0.50) ? 2 ?14 g / mol ? ?14 g / mol ? 1.67 g 132 g / mol 115 g / mol
即铵盐中氮元素的质量分数为 16.7% 答: (略) 。 (2 分)

(说明:其他解法同样给分)



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