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2007年北京市高中学生化学竞赛试卷（高中一年级）2007年4月14日上午8：30-10：30北京题号12345678910总分满分24812810666128100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。题中可能用到的元素相对原子质量如下:HCNONaPSFeCu1.00812.0114.0116.0022.993132.0755.8563.55第一题单选题（共24分，选对一个答案得3分，选一个错误答案扣3分）1．科学家正拟合成一种“二重构造”的球形分子，即把足球型的C60分子熔进Si80的分子中，外围的硅原子与里面的碳原子以共价键结合。关于这种分子的下列说法正确的是（C）。A．它是两种单质组成的混合物B．它是一种硅酸盐C．它是一种新型化合物D．它是一种高聚物2．下列说法中正确的是（D）。（NA为阿伏加德罗常数）A．1molNa2O2晶体中阴离子的个数为2NAB．1molNa2O2与足量水反应，转移的电子数为2NAC．常温常压下，1mol任何气体单质都含有2NA个原子D．31g白磷含有1.5NA的共用电子对3．氯化碘（ICl）的化学性质跟氯气相似，预计它跟水反应的初步生成物是（B）。A．HI和HClOB．HCl和HIOC．HClO3和HIOD．HClO和HIO4．下列离子方程式书写正确的是（B）。A．Cl2溶于水：Cl2+H2O==2H＋+Cl－+ClO－B．向Na2CO3溶液中通入少量的SO2气体：2CO32－+H2O+SO2==2HCO3－+SO32－C．用氨水吸收少量的SO2：NH3·H2O+SO2==NH4＋+HSO3－D．向NaHSO4溶液中滴加Ba(OH)2溶液至恰好为中性：Ba2＋+OH－+H＋+SO42－==BaSO4↓+H2O5．Cu2S与一定浓度的HNO3反应，生成Cu(NO3)2、CuSO4、NO2、NO和H2O，当NO2和NO的物质的量之比为1:1时，实际参加反应的Cu2S与HNO3的物质的量之比为（A）。A．1:7B．1:9C．1:5D．2:96．有一种混合气体，它可能由CO、CO2、SO2、HCl中的一种或多种气体组成。该混合气体依次通过下列物质的现象如下：先通入澄清石灰水无白色沉淀析出；通过品红溶液，溶液红色褪去；再通过炽热的氧化铜，固体变成红色；最后通过澄清石灰水，出现白色沉淀。该混合气体组成的各种说法中正确的是（D）。A．肯定不含有CO2B．只含有SO2和COC．含有SO2、CO、和CO2，可能含HClD．含有HCl、SO2和CO，可能含CO27．已知1～18号元素的离子aW2＋、bX＋、cY2－、dZ－都具有相同的电子层结构，下列关系正确的是（B）。A．质子数c＞bB．离子的还原性Y2－＞Z－C．氢化物的稳定性H2Y＜HZD．原子半径X＜W8．使5.6LCO2气体迅速通过Na2O2固体后得到4.48L（标准状况下）气体，这4.48L气体的质量为（C）。A．8.8gB．6.4gC．8.2gD．6.2g第二题（共8分）运用原子和分子结构的知识解释B、N、P所形成的下列化合物的性质：（1）BF3、BCl3为非极性分子，而NH3、NCl3、PH3却都是极性分子。为什么？B原子的价电子数是3，它通过sp2等性杂化方式形成平面三角形BF3、BCl3非极性分子。N和P原子的价电子数是5，它通过sp3不等性杂化方式形成四面体形的4个杂化轨道，其中一个轨道容纳一对孤对电子，其余3个轨道用于形成3个共价键。因此NH3、PH3、NCl3都是三角锥体的极性分子。（只答出平面三角形，四面体形，三角锥体不扣分）（2）对比NH3和PH3谁的极性大？对比NH3和NCl3谁的极性大？理由何在？NH3的极性比PH3大，因为N的电负性比P高；NH3的极性比NCl3大，因为N－Cl键的偶极矩方向跟N－H键相反，因而造成正负电荷重心距离减小，故NCl3的极性小于NH3。（若未答出正负电荷重心距离减小，则理由一问不得分）第三题（共12分）试确定下题中B、C、D、E各为何物质？写出下述①、②、③、④各步反应的离子方程式。硫代硫酸钠（Na2S2O3）A溶于水后，①加入稀盐酸，有刺激性气体BSO2产生，同时有黄色沉淀CS析出，反应为：S2O32－+2H＋=SO2↑+S↓+H2O。②气体B能使高锰酸钾溶液褪色，反应为：5SO2+2MnO4－+2H2O=5SO42－+2Mn2＋+4H＋。③若通足量Cl2于A的溶液中，Cl2消失并得到溶液DH2SO4或SO42－，反应为：S2O32－+4Cl2+5H2O=2SO42－+8Cl－+10H＋。④D与钡盐作用，产生不溶于稀硝酸的白色沉淀EBaSO4，反应为；Ba+SO42－=BaSO4↓。第四题（共8分）回答关于卤素F、Cl、Br、I的下列问题（1）单质的活泼性次序为：F2＞Cl2＞Br2＞I2；原因是：因为卤素的电负性依次减小或非金属性依次减小。（不能用电子亲和能解释）（2）在常温常压下，它们的物理状态是：氟、氯为气体，溴为液体，碘为固体；原因是：它们都是非极性分子，随着分子量增加，分子变形性增大，分子间作用力（色散力）增强。（分子变性性和分子间作用力或色散力有一即可）（3）HX水溶液的酸强度次序为：HF＜HCl＜HBr＜HI；原因是：原子半径由F→I依次增大，造成H—X键长由F→I依次增长，造成H容易解离成H＋，因而酸性HF→HI依次增强。（若答出HF酸性弱是因为氢键缔合造成可给一半分；若从键能角度解释，只要正确也可得满分）。第五题（共10分）X、Y、Z属于周期表前面4个周期的元素。X、Y、属于同一主族，Z属于过渡金属元素。Y的原子序数是X的2倍，Z的原子序数比Y大13。X与Y可形成YX2和YX3型化合物；X与Z可形成Z2X和ZX型化合物。Z与Y形成的ZY化合物为不溶于水的黑色固体。（1）试写出X、Y、Z三种元素的元素符号；X：O；Y：S；Z：Cu；（2）它们的原子基态电子构型（表示各原子的原子轨道占据方式）；O：1s22s22p4（或[He]2s22p4）；S：1s22s22p63s23p4（或[Ne]3s23p4）；Cu：1s22s22p63s23p63d104s1（或[Ar]3d104s1）（3）化合物YX3、Z2X、ZX、ZY的化学式。SO3、Cu2O、CuO、CuS第六题（共6分）金属钠的晶胞呈立方体（如右图所示），有两个钠原子，立方体的体对角线上的钠原子是相切的，设钠原子的半径为r，求晶胞的边长a。答：ar34=;ra334=第七题（共6分）液态SO2是一种非水溶剂，可发生电离：二氧化硫分子SO2＋和SO32－。把带有标记硫原子的Na2*SO3、*SOCl2分别加到液态SO2中。不久，在加Na2*SO3的溶液中发现有带标记硫原子的*SO2，而加*SOCl2的溶液中没有*SO2，可能原因是什么？（注：元素符号前*表示该原子是使用放射性同位素标记的）acb2SO2SO2++SO32溶解后，Na2SO3中SO32－离子参与平衡，不久，就有*SO2。SOCl2不是离子型化合物，“没有SO2＋”，未参与电离平衡。第八题（共6分）区域熔融可把硅的纯度提高到99.9999％以上。右为硅的区域加热示意图。把要提纯的硅制成条状，实验时可移动加热装置C，使局部硅熔融，当它慢速（~0.25cm/min）右移时，前进方向一端固态硅熔融，而另一端熔态硅转化为固态。除杂质原理和凝固点下降——稀溶液开始析出固态溶剂的温度低于纯溶剂——相同。请问，当加热装置C从a移动到b时，原先硅中的杂质将主要集中在a端还是b端？，简述理由。主要集中在b端。如把熔态硅中所含杂质看成是溶液，“冷却”时析出固态纯溶剂硅，杂质（相当于溶质）集中在硅溶液中，最终集中在b端。第九题（共12分）因(CN)2、CN－、N3－的某些性质分别与X2、X－相似，故被称为拟卤素（pseudohalogen）、拟卤离子。（1）(CN)2和NaOH溶液的反应方程式为：(CN)2＋2NaOH＝NaCN＋NaOCN＋H2O（若写成NaCNO不扣分）（2）足量HN3和Na2CO3溶液的反应方程式为：Na2CO3＋2HN3＝2NaN3＋CO2＋H2O（3）把N2O通入熔融的NaNH2（190º~194ºC）能制得NaN3，反应方程式为（注：NaNH2能与N2O反应）：2NaNH2＋N2O＝NaN3＋NaOH＋NH3（4）I2溶于液态HN3中形成具有导电性的红色溶液，反应式为：I2＋HN3（l）＝H＋＋I－＋IN3（不能把IN3写成I＋和N3－，这样I＋将和I－结合成I2，若把H＋和I－写成HI，不扣分）第十题（共8分）将m克铜屑、铁屑的混合物溶解在过量稀硝酸中，得到NO气体（标准状况下）的体积vL；向上述溶液中加入过量的1mol/L的NaOH溶液，得到沉淀。请分别写出铜和铁与稀硝酸反应的化学方程式，并给出得到沉淀的质量（请简述得到沉淀质量的表达式的推导过程）Fe+HNO3=FeNO3+NO↑Cu+HNO3=CuNO3+NO↑M=(m+)(g)51V22.4L