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2007年北京市高中学生化学竞赛试题（高中二年级）2007年4月14日上午8：30-10：30北京题号123456789总分满分128109101091517100得分评卷人·竞赛时间2小时。迟到超过30分钟者不得进场。1小时内不得离场。时间到，把答题纸及试题纸（背面向上）放在桌面上，立即离场。·竞赛答案全部写在答题纸上，使用黑色或蓝色圆珠笔、签字笔或钢笔答题，使用红色或铅笔答题者，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上方指定位置，写在他处者按废卷处理。·允许使用非编程计算器及直尺等文具。·答题纸按密封线封装。HCNONaAlSFeCuLiSi1.00812.0114.0116.0022.9926.9832.0755.8563.556.94128.09第一题单选题（共12分）（每一个答案得1.5分）1．已知H2CO3的第二级电离比HAlO2的电离容易，则下列推论正确的是（A）。A．通适量的CO2于含有AlO2－的溶液中，反应后生成Al(OH)3B．CO32－在水溶液中易使Al(OH)3溶解变成AlO2－C．HCO3－只能跟Al3＋反应，不能与AlO2－反应D．HCO3－只能与AlO2－反应，不能与Al3＋反应2．两瓶气体分别为NO2和Br2蒸气，外观相同，某同学设计了多种鉴别法，①用湿润的KI淀粉试纸；②加少量NaCl溶液；③加少量AgNO3溶液；④加少量水后再加适量苯；⑤一定条件下改变温度，则下列选项中正确的是：(C)A．只能采用①②③B．只能采用②③④C．能采用②③④⑤D．都可以3．下列有关实验现象叙述正确的是（A）。A．Cu跟浓HNO3反应后溶液呈绿色B．Cu溶于热、浓H2SO4后溶液呈蓝色C．NaHCO3溶液可使苯酚的乳浊液变得澄清CHOHD．Mg跟盐酸反应放出H2的速率不断减慢4．锂离子电池已经成为新一代实用化的蓄电池，该电池具有能量密度大，电压高的特性。锂离子电池放电时的电极反应式为：负极反应：C6Li–xe－=C6Li1-x+xLi＋（C6Li表示锂原子嵌入石墨形成的复合材料）正极反应：Li1-xMO2+xLi＋+xe－=LiMO2（LiMO2表示含锂的过渡金属氧化物）下列说法正确的是（D）。A．锂离子电池充电时电极反应为C6Li+Li1-xMO2==LiMO2+C6Li1-xB．电池反应中，锂、锌、银、铅各失去1mol电子，金属锌所消耗的质量最小C．锂离子电池放电时电池内部锂离子向负极移动D．锂离子电池充电时阴极反应为C6Li1-x+xLi＋+xe－=C6Li5．某烃的组成为C15H24，分子结构非常对称。有关实验证明该烃中仅存在三种基团，乙烯基（—CH=CH2），亚甲基（—CH2—）和次甲基（），并且乙烯基和次甲基之间必须通过亚甲基相连。当该烃只含有一个单环结构时，分子中乙烯基和亚甲基的数目为（C）。A．4、6B．2、3C．3、6D．3、36．环己醇（）、丙酮和戊醛混合物2.000g完全燃烧后，所得气体通过P2O5吸收瓶，瓶增重1.998g。则混合物的平均相对分子质量为（C）。A．74.75B．86.00C．72.00D．81.337．已知反应BeCl2+Na2BeO2+2H2O==2NaCl+2Be(OH)2↓能进行完全。以下推论中正确的是（C）。A．BeCl2溶液pH＜7，将其蒸干，灼烧后可得残留物Be(OH)2B．Na2BeO2溶液的pH＞7，将其蒸干，灼烧后可得残留物BeOC．Be(OH)2既能溶于盐酸，又能溶于NaOH溶液D．BeCl2水溶液的导电性强，BeCl2应该是离子化合物8．1.92g铜投入一定量浓HNO3中，铜完全溶解，生成气体颜色越来越浅，共收集到672mL气体（标准状况）。将盛有此气体的容器倒扣在水中，通入标准状况下一定体积的O2，恰好使气体完全溶于水中，则通入O2的体积为（B）。A．504mLB．336mLC．224mLD．168mL第二题（共8分）向含有Fe2＋的溶液中加入NaOH溶液后生成蓝绿色沉淀，该沉淀在空气中放置一段时间后变成棕色，过滤后，用盐酸溶解棕色沉淀得黄色溶液。用离子方程式解释下列各实验现象：（1）向该黄色溶液中加入几滴KSCN溶液则溶液立即变红；Fe3＋＋3SCN－＝Fe(SCN)3（方程式中SCN－系数3－6均可，只要配平合理即可。要看出明显颜色系数需3以上。）（2）往该红色溶液中通入SO2则红色消失；2Fe(SCN)3＋SO2＋2H2O＝2Fe2＋＋SO42－＋4H＋＋6SCN－（方程式中只要能显示出Fe被还原，S被氧化，硫酸根写成H2SO4也可得分。）（3）向此溶液中再滴入KMnO4溶液，则KMnO4紫色褪去；MnO4－＋5Fe2＋＋8H＋＝Mn2＋＋5Fe3＋＋4H2O（4）最后加入黄血盐（K4[Fe(CN)6]）溶液时,生成蓝色沉淀。Fe3＋＋[Fe(CN)6]4－＋K＋＝KFe[Fe(CN)6]↓第三题（共10分）在1L（dm3）0.10mol·dm－3K[Ag(CN)2]溶液中加入KCl固体0.10mol，通过计算判断会有何现象发生？已知：Ksp（AgCl）＝cAg＋•cCl－＝1.8×10－10K稳[Ag(CN)2]==1.251021[Ag(CN)2]AgCNccc2答：Ag++2CN[Ag(CN)2]平衡浓度（mol·dm－3）x2x0.1－x0.1xx(2x)2=1.251021得x＝2.7×10－8cAg＋＝2.7×10－8mol·dm－3Q＝cAg＋•cCl－＝2.7×10－8×0.10＝2.7×10－9因为QKsp（AgCl），因而会有AgCl沉淀从溶液中析出。（写不出浓度商但如有计算数据2.7×10－9Ksp（AgCl），可判断出AgCl沉淀也可得满分。）第四题（共9分）S和Na2SO3溶液反应生成Na2S2O3。另一种制备Na2S2O3的方法是：持续通SO2入Na2S和Na2SO3的混合液，不久有黄色沉淀生成，阳极阴极ACH2ONa2SO4H2OH2SO4NaOH导出区导入区沉淀量逐渐增多，溶液pH相应下降，反应方程式：2SO2+2HS－=3S+SO32－+H2O*（2分）（*在pH7时生成S，所以不宜写成H2SO3+2H2S=3S+H2O，若写成此式建议扣0.5分。），而后沉淀量减少并消失成无色溶液得Na2S2O3，此时溶液pH~7。反应方程式：S+Na2SO3=Na2S2O3**2分）（**问题是制备Na2S2O3，若写成SO32－+S=S2O32－不扣分。）。继续通入SO2，又有黄色沉淀生成，反应方程式为：S2O32－+2H＋=S+H2SO3（2分）。原混合物中Na2S和Na2SO3的物质的量比为1：2（1.5分），生成Na2S2O3最有利。若用Na2S和Na2CO3混合液为原料，通入SO2制备Na2S2O3，方法和现象同上，原料液中Na2S和Na2CO3最佳物质的量比为1：2（1.5分）。第五题（共10分）Si3N4是一种新型陶瓷。请写出下列制备方法的反应方程式（1）SiH4和NH3反应：3SiH4+4NH3=Si3N4+12H23SiO2+2N2+6C=Si3N4+6CO（若产物为CO2要扣一定分。另，只写一种制备方法也不扣分。）（2）Si3N4分别和浓H2SO4、KOH（熔融）的反应方程式（都不是氧化还原反应）：Si3N4+2H2SO4+9H2O=3H2SiO3+2(NH4)2SO4（产物为H4SiO4、SiO2均可）Si3N4+6KOH+3H2O=3K2SiO3+4NH3（3）按lewis酸碱理论，给出电子对的物质是碱；接受电子对的物质是酸，请写出Ca3N2（碱）和Si3N4（酸）间的反应方程式：Ca3N2+Si3N4=3CaSiN2（产物为Ca5(SiN3)2也可，需配平）第六题（共10分）阴离子膜（用A表示），阳离子膜（用C表示）分导出区导入区阳极阴极（1)(2)ACACAACC(3)(4)(5)(6)(7)AB别只能允许阴、阳离子通过。如右上图所示，把Na2SO4溶液导入阳极区，水导入阴极区，通电电解，阳极区流出液为H2SO4，阴极区流出液为NaOH。现用下列装置（如右下图所示），分别导入NaNO3溶液、KCl溶液和H2O，导出KNO3溶液、NaCl溶液。请写出导入、导出各区（即图中（1）~（7））电解质的化学式。（1）NaNO3溶液或KCl（2）H2O或H2O（3）KCl溶液或NaNO3（4）H2O或H2O（5）NaNO3溶液或KCl（6）NaCl溶液或KNO3（7）KNO3溶液或NaCl第七题（共9分）某晶体的晶胞呈立方体，可看作是由27个共面的小立方体构成的，这些小立方体的顶角是阴离子B，而阳离子A处于半数小立方体的中心，另一半小立方体的中心是空的。（1）试给出这种晶体的化学式（用AB表示）。AB2（小立方体是共面、共顶角、共棱的，因此，每个小立方体含一个B原子（即共顶角的原子）；不妨看作相邻的空立方体和实立方体平均有1/2个A原子，因此，每个小立方体的化学式为BA21，故晶体的化学式为AB2）另一晶体的结构如右图所示，灰球为A，黑球为B。（2）问这种晶体的化学式AnBm的n=?m=?n=1;m=1（3）问一个晶胞里有几个A，几个B？一个晶胞里有一个A原子，一个B原子。（图中8个A原子围拢的平行六面体（图中六方柱体的1/6是一个晶胞。））第八题（共15分）已知有关物质的热力学数据如下：（298K，100kPa下）物质C(s)辛烷(g)甲烷(g)CO2(g)H2O(l)SiF4(g)HF(g)SiCl4(g)HCl(g)SiO2(石英)ΔfΗΘm(kJ/mol)0-207.8-74.85-393.5-285.8-1641.9-203.6-657.0-92.31-859.4SΘm(J/mol∙K)5.69757.1186.2213.662.94282.4173.5330.6184.841.8（1）煤、汽油、天然气是当今最常用的几种燃料，它们所含的主要代表物质分别是：碳(C)、辛烷(C8H18)、甲烷((CH4)，试从对环境的污染及其各物质完全燃烧时的热效应等方面进行比较（以1mol物质为基础进行计算）。C+O2→CO2ΔrΗm=-393.5kJ/mol（煤）C8H18+25/2O2→8CO2+9H2OΔrΗm=-5.5х103kJ/mol（汽油）CH4+2O2→CO2+2H2OΔrΗm=-0.890х103kJ/mol（天然气）煤炭是组成极其复杂的大分子，含有大量的芳香烃，含有S、N的杂环化合物，因此在燃烧时有SO2及NO的化合物生成，也有CO、CO2生成，导致产生温室效应，光化学烟雾及形成酸雨。汽油在气缸中燃烧时通常有空气参加，常有NO及CO生成。汽油的组成中碳氢化合物在不完全燃烧时产生一些有毒物质。若未完全净化的汽油则含有S，燃烧时生成SO2。天然气为较好的清洁燃料，完全燃烧生成CO2，H2O。（2）估计下列各变化过程中的熵（S）是增大还是减少。①NH4NO3爆炸：2NH4NO3(g)→2N2(g)+4H2O(g)+O2(g)②水煤气转化：CO(g)+H2O(g)→CO2(g)+H2(g)③臭氧生成：3O2(g)→2O3(g)①该过程为气体增加过程，故熵增大②该过程发生前后为分子不变过程，故熵不变③该过程为分子数减少过程，故为熵减小（3）ΔG=ΔH-TΔS称为吉布斯（gibbs）方程，在等温等压下的化学反应的吉布斯自由能（ΔrGm）变化是其焓变（ΔrΗm）和熵变（ΔrSm）的综合效应。因此可用ΔrGm的正负判断反应的自发性。请根据给定的热力学数据，计算下列反应在298K，100kPa下的ΔrGΘm值，并说明在该条件下，SiO2(石英)和HF(g)能反应，而SiO2(石英)和HCl(g)不能反应。SiO2(石英)+4HF(g)→SiF4(g)+2H2O(l)SiO2(石英)+4HCl(g)→SiCl4(g)+2H2O(l)431＋Br2MgBrCH3MgEt2O(1)(2)CH2CH2OH2OH+FePBr3CH2CH2BrCH3NaCNH2OH+PCl3C