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2013年广东省高中学生化学竞赛试题(正式题的答案)



2013 年广东省高中学生化学竞赛试题答案

2013 年 5 月 5 日

共4页

12-1

2013 年广东省高中学生化学竞赛试题

标准答案
评分通则: 1. 凡要求计算的,没有计算过程,即使结果正确也不得分。 2. 有效数字错误,扣 0.5 分,但每大题只扣

1 次。 3. 单位不写或表达错误,扣 0.5 分,但每大题只扣 1 次。 4. 方程式不配平不得分。 5. 不包括在此标准答案的 0.5 分的题,可由评分组讨论决定是否给分。

一、单项选择题(本题包括 30 小题,每小题 1 分,共 30 分。每小题只有一个选项符合题 .... 意。请考生将本题的答案填入答题卷的表格中。 )

题号 答案 题号 答案 题号 答案

1 D 11 A 21 D

2 C 12 C 22 D

3 C 13 D 23 A

4 D 14 C 24 C

5 B 15 B 25 D

6 C 16 A 26 C

7 D 17 D 27 B

8 C 18 C 28 C

9 D 19 A 29 D

10 C 20 C 30 D

二、多项选择题(本题包括 15 小题,每小题 2 分,共 30 分。每小题有一个或两个选项符 .. 合题意。选错、多选时,该小题得 0 分。请考生将本题的答案填入答题卷的表格中。 )

题号 答案 题号 答案 题号 答案

1 A 6 AB 11 C

2 AB 7 BD 12 B

3 AD 8 CD 13 B

4 A 9 AD 14 D

5 BC 10 BC 15 C

2013 年广东省高中学生化学竞赛试题答案

2013 年 5 月 5 日

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三、 (10 分) 解: (1)碳酸钡、氢氧化钠溶液 (2)H+ + OH- = H2O NaCl(饱和) + NH3 + CO2 + H2O = NaHCO 3 ↓ + NH4Cl (3)Na+、H+ HCO3-、CO32-、OH蒸发浓缩、冷却结晶、过滤 (4)CO2、母液 (5)设纯碱样品中 Na2CO3 的质量为 x,则 Na2CO3 ~ CaCO3 106 100 x 9.33 g x = (106×9.33 g) ÷100 = 9.89 g Na2CO3 含量 = (9.89 g÷10.00 g)×100% = 98.9% 故可判断该纯碱样品为一等品

1分 1分 1分 1分 1分 1分 1分

1分 1分 1分

四、 (10 分) 解: (1)由图可知,pH = 7.0 时,lg[c/(mol?L?1)] = ?2.5,则平衡时 c(OH?) = 1.0×10?7 mol?L?1,c(Zn2+) = 10?2.5 mol?L?1= 3.16×10?3 mol?L?1 1分 2+ 2 ? ?17 ?17 ?1 3 Ksp = c(Zn )· (OH ) = 3.16×10 (或 3.2×10 ) (mol?L ) c 1分 (2)ZnO、Zn 1分 (3)pH 太低,不利于以 Fe(OH)3 和 MnO2 形式除铁、锰杂质;pH 太高,会有 Zn(OH)2 沉淀生成。 2分 (4)2Zn2+ + 4HCO3? = Zn(OH)2· ZnCO3↓ + 3CO2↑ + H2O 1分 (NH4)2SO4 1分 (5)① 分解温度过高, 改变了氧化锌的晶型或使其颗粒变大,催化活性降低。 1分 ② 反应时间过短,因反应未达到平衡,碳酸二甲酯产率也较低,故DMC产率随反应时 间增加而增加;当反应时间超过9 h,因DMC的甲基化等副反应明显,消耗碳酸二甲酯,造 成DMC产率随反应时间增加而下降。 2分 五、 (15分) 解: (1)① 增加乙醇的用量、及时移出乙酸乙酯(或及时除去生成的水) 。 2分 ② 硫酸作催化剂;产生酸性废液(或造成环境污染) 、部分原料碳化(或催化剂 重复使用困难、催化效果不理想) 。 2分 (2)① (a) n (乙酸) : n (乙醇) = 1.2 : 1。该比例下乙醇转化率可达90%以上, 继续增加 乙酸用量,乙醇转化率仅略微增加,考虑到原料的经济性,选择该比例为佳; 2分 (b) n (乙醇) : n (离子液体) = 1 : 0.15。随离子液体用量增加, 乙醇转化率也逐渐增加, 其 用量达到乙醇的15%时乙醇转化率达到90%以上, 继续增加催化剂用量, 乙醇转化率不再明 显增加,选择该比例为佳; 2分 (c) 反应时间4 h。乙醇转化率随反应时间增加而提高, 在4 h之后增加不明显, 综合考虑 选择4 h为宜。 2分 ② 选取环己酮作为离子液体的萃取溶剂。因为离子液体在环己酮中不溶,而反应物及 乙酸乙酯与环己酮互溶。 2分

2013 年广东省高中学生化学竞赛试题答案

2013 年 5 月 5 日

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③ 将环己酮加入反应混合物中后,溶液分为两层,上层为乙酸乙酯、乙酸和少量乙醇, 分液后可通过精馏方法分离出乙酸乙酯产物(或:加入饱和碳酸钠溶液至不再有气体产生, 分液后有机层依次用饱和食盐水、饱和氯化钙溶液洗涤、水洗,分去下层液体,有机层用无 水硫酸镁干燥,蒸馏收集 73~77° 的馏分即为乙酸乙酯);下层为离子液体和水形成的混 C 合物,可蒸馏除去水,使离子液体得以回收重复使用。 3分

六、 (10 分) 解: (1) H2(g) + CoO(s) ? Co(s) + H2O(g) 平衡时 2.50% 97.5% ? K 1 = 97.50/2.50 = 39.00 CO(g) + CoO(s) ? Co(s) + CO2(g) 平衡时 1.92% 98.08% ? K 2 = 98.02/1.92 = 51.05 由反应(2)?(1)得 CO(g) + H2O(g) ? H2(g) + CO2(g) 平衡时 (1- x) mol (2- x) mol x mol x mol K?= (1) 1分 (2) 1分

x2 ? K?2/K?1 = 51.05/39.00 (1 ? x)(2 ? x)
x > 0.90

2分

1分

∴一氧化碳的平衡转化率大于 90%。

(2)可采取的措施有:
① 将混合气体产物通过水洗塔,因 CO2 在水中的溶解度大且形成碳酸,而 H2 在水中的溶 解度甚微,故可获得较纯的 H2。 ② 将混合气体产物通过某种膜,该膜只允许 H2 通过,而 CO2 分子不能通过该膜,从而可 获得纯 H2。 ③ 将混合气体产物通过碱液或石灰水,可获得较纯的 H2。 以上三种措施中,答对任何一种,可得 3 分。

(3)流出的平衡气体中 H2 的物质的量分数将减小,即反应(1)的平衡常数将增大。对于
纳米粒子参与的化学反应, 在反应过程中, 由于反应物的表面能也影响到化学反应, 从而改 变了化学反应的热力学性质, 也改变了标准平衡常数。理论和实验研究结果均表明,粒度对 多相反应的标准摩尔反应焓变?rH?m、标准摩尔反应熵变?rS?m、标准摩尔反应吉布斯自由 能变?rG?m 和标准平衡常数 K?均有明显影响,随着粒径的减小,?rH?m、?rS?m 和?rG?m 均 降低, K?增大。 而 对于本题,因平衡常数增大, 故在相同反应条件下,有更多的 H2 被消耗, 于是流出的平衡气体中 H2 的物质的量分数将减小。 2分

2013 年广东省高中学生化学竞赛试题答案

2013 年 5 月 5 日

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七、 (15 分) 解: 1.
O-

Me

Me

2分 2分

2. A 3.
NaOH COOH Cl H2O, 加热 HO COO-Na+

3分 2分 2分 2分 2分

取代反应 4. 烃基化反应可发生在酚氧原子以及苯环的邻位和对位; 当酚的苯环上有取代基时,苯环才能发生烃基化反应。 3. 苯环中的 6 个碳原子共面,另一个六元环的 6 个碳原子不共面



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