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2011高二竞赛试题



2011 年北京市高中学生化学竞赛(高中二年级)试卷

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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 题号 满分 得分 1 9 2 9 3 4 4 5 5 8 6 6 7 10 8 5 9 8 10 9 北 京 11

22 12 5 总分 100

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。 ·试卷按密封线封装。 题中可能用到的相对原子质量为:
H 1.008 C 12.01 N 14.01 O 16.00 Ni 58.70 Fe 55.85

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 B.SiO2 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 + - + + Ba2 +2OH +NH4 +H == BaSO4↓+NH3·H2O+H2O B.向漂白粉溶液中通入过量的 SO2 气体 - - ClO +SO2+H2O== HSO3 +HClO C.向偏铝酸钠溶液中通入 CO2 气体 - - AlO2 +CO2+2H2O== Al(OH)3↓+HCO3 + D.海水中的 Fe2 在铁细菌的催化下被氧化成 Fe2O3

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4Fe2 +8OH +CO2==2Fe2O3+HCHO+3H2O (3)已知:N2(g)+3H2(g) 2NH3(g) △H = -92.4 kJ·mol-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 反应物投入量 始态 NH3 的平衡浓度/mol· L 反应的能量变化 体系压强( Pa) 反应物转化率
-1

实验 1 1mol N2、3mol H2 cl 放出 a kJ p1 α1

实验 2 2mol NH3 c2 吸收 b kJ p2 α2

实验 3 4mol NH3 c3 吸收 c kJ p3 α3

下列说法正确的是 ( ) A.2 cl > c3 C.2 p2 < p3 B.a + b = 92.4 D. 1 + α3) < 1 (α (4)下列溶液中微粒的物质的量浓度关系正确的是 ( ) -1 A.室温下,向 0.01 mol·L NH4HSO4 溶液中滴加 NaOH 溶液至中性: + - + - + c(Na )>c(SO42 )>c(NH4 )>c(OH )=c(H ) -1 B.25℃时,pH =4.75、浓度均为 0.1 mol·L 的 CH3COOH、CH3COONa 的 - - + 混合液:c(CH3COO )+c(OH )<c(CH3COOH)+c(H ) - C.25℃时,pH=2 的 HCOOH 与 pH=12 的 NaOH 等体积混合:c(CHCOO ) + + - +c(H )<c(Na )+c(OH ) - D. mol/L Na2CO3 溶液与 0.1mol/L NaHCO3 溶液等体积混合: (CO32 )+3 0.1 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 ( ) A.1.3t B.2.6t C.5.2t D.6.5t 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

a CuO

b

碱石灰 E 饱和 食盐水 A Na2S 溶液 C NaOH 溶液 酚酞 D

B

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(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) 6° 时,苯甲酸在 H2O (I)、C6H6 (II)中浓度(mol/L)及分配比见表: C c(I) 0.00329 0.00597 请说明 c(I)/c
0.5

c(II) 0.0156 0.0495
(II)为定值的原因。

c(I)/c(II) 0.211 0.117

c(I)/c0.5 (II) 0.0213 0.0211

第 4 题( 5 分) 1000° 时, + H2 C FeO Fe + H2O, = 0.52, K 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

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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, MnO4 生成, 有 - 2- 分析得知溶液中的阴离子只有 SO4 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) 50 mL 浓 NH3· 2O 两份, 取 H 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。

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物种 ΔrΗΘm /kJ?molˉ1 SΘm/J?molˉ1?Kˉ1 请根据表中数据

TiO2(s) –944.7 55.02

TiCl4(g) –763.2 354.9

Cl2(g) 0 223.1

O2(g) 0 205.1

C(s) 0 5.74

CO(g) –110.5 197.7

(1) 计算反应:TiO2(s) + 2Cl2(g) = TiCl4(g) + O2(g) 298K 的Δ rΗ Θm 和Δ rSΘm, 该反应能否正向进行?

(2) 计算反应 2C(s) + O2(g) ? 2CO(g) 298K 的Δ rΗ Θm 和Δ rSΘm,并判据反应在 298K 进行的方向。Δ rΗ Θm = –221 kJ/mol Δ rSΘm = 59/ J?molˉ1?Kˉ1

(3) 为得到纯的 TiCl4, 有人设计如下方案: 2(s) + 2Cl2(g) + 2C(s) ? TiCl4(g ) TiO + 2CO(g)。计算该反应 298K 的Δ rΗ Θm 和Δ rSΘm,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 c/mo1?dmˉ V/dm
3 3

NaCl 1.00 0.021

Na2SO4 0.0050 0.125

Na3PO4 0.0033 7.4×10ˉ3

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。

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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(x<1)。今有一批 NixO,测得密度 ? 为 6.47g· -3,用波长 ? =154pm 的 X 射线 cm ° 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:

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(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? 键和离 域? 型键。? 间的夹角为 116° ,求离域? 型键所含单个碳的 sp 的成分及与? 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 ?

(b)

计算 C60 球体半径 R

第 11 题(22 分) 请你给出化合物 A—K 的结构简式。其中 D 的相对分子质量为 100。
Cl2 500 C A E C D
O2/催化剂

B

Br2 CCl4

C3H5Br2Cl NaOH/H2O G (C8H8O2) H 聚合

K 高聚物

J
催化剂/

催化剂/

CH3OH F NaOH/H2O I H+ C

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第 12 题(5 分) 完成下列反应式,写出产物的结构简式。

(1) (2) (3) (4)

HCl 1 mol
HCl 1 mol

A B’ B

HCl 2 mol HCl 2 mol D

C



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