2009北京化学竞赛试题及答案(高二)

2009年北京市高中学生化学竞赛试卷（高中二年级）2009年4月19日下午14：00-16：00北京题号12345678910总分满分10888862212108100得分评卷人·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：HCNONaSClCoCuAgBa1.00812.0114.0116.0022.9932.0735.4558.6963.55107.9137.3第1题单选择题（10分）1．某无色溶液中可能含有①Na＋、②Ba2＋、③Cl－、④Br－、⑤SO32－、⑥SO42－离子中的若干种，依顺序进行下列实验，且每步所加试剂均过量，观察到的现象如下：步骤操作现象1用pH试纸检验溶液的pH大于72向溶液中滴加氯水，再加入CCl4振荡，静置CCl4层呈橙色3向所得水溶液中加入Ba(NO3)2溶液和稀HNO3有白色沉淀产生4过滤，向滤液中加入AgNO3溶液有白色沉淀产生下列结论正确的是（A）。A．肯定含有的离子是①④⑤B．肯定没有的离子是②⑥C．不能确定的离子是①D．不能确定的离子是③⑤2．向2mL0.5mol/L的FeCl3溶液中加入3mL3mol/LKF溶液，FeCl3溶液褪成无色，再加入KI溶液和CCl4振荡后静置，CCl4层不显色，则下列说法正确的是(B)A．Fe3＋不与I－发生反应B．Fe3＋与F－结合成不与I－反应的物质C．F－使I－的还原性减弱D．Fe3＋被F－还原为Fe2＋，使溶液中不再存在Fe3＋3．下列四种情况分别表示过程的焓变、熵变，则逆过程不能自发的是(C)A．△H＞0△S＜0B．△H＜0△S＜0C．△H＜0△S＞0D．△H＞0△S＞04．25℃时浓度都是1mol·L－1的四种正盐溶液：AX、BX、AY、BY；AX的溶液pH=7且溶液中c(X－)=1mol·L－1，BX的溶液pH=4，BY的溶液pH=6。下列说法正确的是(A)A．电离平衡常数KBOH小于KHYB．AY溶液的pH小于BY的pHC．稀释相同倍数，溶液pH变化BX小于BYD．AY溶液的pH小于75．次磷酸是强还原剂，加入到CuSO4溶液中，加热到40—50℃，析出红棕色的固体M，经鉴定反应后的溶液是磷酸和硫酸混合物。M的主要性质如下：①60℃以上分解成Cu和一种气体，②可以在Cl2中燃烧，③与盐酸反应放出气体，则M的化学式是(D)A．Cu2SB．Cu2OC．Cu3P2D．CuH第2题（8分）SO3和NaCl作用生成Cl2被认为是由以下几个反应构成，请分别写出反应方程式（1）40°C~100°C，SO3和NaCl生成氯磺酸钠SO3+NaCl=NaSO3Cl（2）氯磺酸钠230°C分解生成Na2S2O7、NaCl、SO2、Cl23NaSO3Cl=Na2S2O7+NaCl+SO2+Cl2（3）400°CNa2S2O7和NaCl反应生成Na2SO4、SO2、Cl22Na2S2O7+2NaCl=Na2SO4+SO2+Cl2（4）总反应式2NaCl+2SO3=Na2SO4+SO2+Cl2第3题（8分）称取2.379g金属化合物（化学式为MaXb·cH2O），用过量SOCl2（bp78°C）脱去其结晶水，得到MaXb，逸出气体（过量SOCl2已冷冻除去）溶于HCl和H2O2的混合液，加沉淀剂得到14.004g沉淀（一种难溶物，其中S的质量分数为13.74%）。另取1.1906g原化合物溶于水配制成100.00mL溶液，吸取20.00mL和AgNO3反应得到0.287g白色沉淀。根据计算给出原化合物的化学式。脱水反应式：SOCl2+H2O=SO2+2HCl或MaXb·cH2O+cSOCl2=MaXb+cSO2+2cHClSO2被H2O2氧化成SO42－，沉淀剂为BaCl2，得14.004gBaSO4（S质量分数为13.74%）M（）=32.07/13.74=233.4或用相对原子量计算也可14.004g/233.0（g/mol）=0.060mol即样品中含有0.060mol的H2O0.060mol×18.0g/mol=1.080g（H2O）样品中MaXb质量为2.379g–1.080g=1.299g由此求得：1.190gMaXb·cH2O中含MaXb质量为1.299×1.019/2.379=0.650g20mL试液中含MaXb为0.650g5=0.130g加AgNO3的白色沉淀为AgCl，其物质的量为0.287/143.4=2×10－3mol说明MaXb中含Cl为0.071gMaXb中M质量为0.130－0.071=0.059g，Cl为0.071g，由原子量表可知MaXb为CoCl2原化合物为CoCl2·6H2O第4题（8分）请根据等电子原理，将相应物质的化学式填入下列表格的空格中：CH4C2H6CO32－CO2C2O42－COCN－C22－NH4+N2H62+NO3－NO2+N2O4N2N2NO+查得PbI2在水中和在不同浓度（mol/100gH2O）KI溶液中的溶解度（10－5mol/100gH2O）如下表KI00.0300.0600.1000.1500.2000.2500.3000.350PbI216.416.534.604.014.425.496.758.1710.23请说出PbI2溶解度随c(KI)增大而改变的原因。PbI2为难溶物，开始随溶液中c(I－)增大溶解量下降，后因PbI2和I－反应生成可溶物，溶解量增大。第5题（8分）经X射线分析鉴定，某一离子晶体属于立方晶系，其晶胞参数a=403.1pm。晶胞顶点位置为Ti4+所占，体心位置为Ba2+所占，所有棱心位置为O2－所占。请据(1)NaOHH2O(2)H+(1)NaOHH2O(2)H+浓H2SO4ABCDEFGHINBSO2CuH2Pd(1)Ag(NH3)2+(2)H+(2)H+(1)Ag(NH3)2+Ti4+Ba2+O2Ti4+(0,0,0)Ba2+(1/2,1/2,1/2)O2(1/2,0,0)(0,1/2,0)(0,0,1/2)Ti4+Ba2+O2R=(a2r)=(403.1280.0)=61.6pmR=(2a2r)=(2403.1280.0)=145.0pmO212121212IClClIClClClClFIFFIFFFFF下图回答或计算：（1）用分数坐标表达诸离子在晶胞中的位置：（2）写出此晶体的化学组成：BaTiO3（3）指出晶体的点阵型式、结构基元：简单立方；BaTiO3（4）指出Ti4+的氧配位数与Ba2+的氧配位数及O2－的配位情况：Ti4+6个O2－；Ba2+12个O2－；2个Ti4+和4个Ba2+（5）计算两种正离子半径值：（6）Ba2+和O2－联合组成哪种型式堆积：A1型，ccp第6题（6分）使用价电子对互斥理论，推测下列分子构型，并画出示意图。ICl2－ICl4－IF3IF5第7题（22分）有机物A、B、C，分子式均为C5H8O2，有关的转化关系如下图所示。A的碳链无支链，且1molA能与4mol银氨溶液完全反应。请给出A、B、C、D、E、F、G、H、I的结构简式。OOCH3BGDCOOHCH2CH2CH2CH2HOCOOHCH2CH2CHCH3OHHCHCH2CH2CH2COOHOCCOOHCH2CHCHCH3COOHCH2CH2CH2HOOCCOOHCH2CHCHCH2BrOCHCH2CH2CH2CHOCOOHCH2CHCHCH2HOEFIA（2分）（2.5分）（2.5分）（2.5分）（2.5分）（2.5分）（2.5分）（2.5分）（2.5分）第8题（12分）已知在K2CrO4的溶液中存在着如下的平衡：2CrO42–+2H+⇌Cr2O72–+H2O，平衡常数K=1014（1）浅黄色难溶化合物BaCrO4和过量的硫酸作用后，能产生白色沉淀，则有关的离子方程式为：2BaCrO4+2H++2SO42－=2BaSO4+Cr2O72－+H2O（2）向K2Cr2O7溶液中加入Pb(NO3)2并充分搅拌后，溶液的pH明显降低，其原因是：Cr2O72－和Pb2+、H2O反应，生成难溶物PbCrO4，同时放出H+（3）用0.05molK2Cr2O7配制成1LK2CrO4溶液，其中Cr2O72－的浓度小于10－5mol/L。则配制时除K2Cr2O7、H2O外还用到的试剂是：KOH，溶液的pH应：大于8.5(填大于、等于或小于多少)。（4）在碱性(cOH－=1mol/L)介质中铬和过氧化氢分别有如下的元素电势图：2442220.120.81.4CrOCr(OH)Cr(OH)Cr0.0650.87OHOOH把H2O2写成HO2－的原因是：H2O2显弱酸性，在强碱介质中以HO2－为主要存在型体；向KCr(SO4)溶液中，加过量的NaOH和过量的H2O2，则HO2－参与反应的离子方程式为：2Cr(OH)4－+3HO2－=2CrO42－+5H2O+OH－或2Cr3++3HO2－+7OH－=2CrO42－+5H2O2HO2－=O2+2OH－第9题（10分）通常空气中CO允许浓度是＜5×10－6，最高可忍受的水平是50×10－6。在甲烷燃烧器里常发生如下反应：CH4(g)+2O2(g)＝CO2(g)+2H2O(g)（A）CH4(g)+3/2O2(g)＝CO(g)+2H2O(g)（B）当燃烧器的调节不当时有引起CO中毒的危险。现已知下列数据（298K，PΘ下）：物质CH4(g)O2(g)CO2(g)CO(g)H2O(g)ΔfΗΘm(kJ/mol)-74.90-393.6-110.5-241.8SΘm(J/mol∙K)186.2205.0213.6197.6188.7并已知下列有关公式：ΔrGΘm＝ΔrΗΘm-TΔrSΘm；ΔrGΘm＝-RTlnKΘ请求算并解答下列问题：（1）假设ΔfΗΘm、SΘm的数值均不随温度发生变化，试计算T＝1500K下反应的（A）、（B）的ΔrGΘm（A）、ΔrGΘm（B）对A反应ΔrΗΘm(A)=ΔfΗΘm(CO2,g)+2ΔrΗΘm(H2O,g)–ΔfΗΘm(CH4,g)=-802.2（kJ/mol）ΔrSΘm(A)=SΘm(CO2,g)+2SΘm(H2O,g)–SΘm(CH4,g)–2SΘm(O2,g)=-5.2（J/mol∙K）ΔrGΘm(A)=ΔrΗΘm(A)-TΔrSΘm(A)=-802.2×1000–1500×(-5.2)=-794500（J/mol）同理对B反应ΔrΗΘm(B)=-519.2（kJ/mol）ΔrSΘm(B)=81.3（J/mol∙K）ΔrGΘm(B)=-641150（J/mol）（2）求反应（A）、（B）在1500K下的标准平衡常数KΘA、KΘBlnK(A)Θ=-ΔrGΘm(A)/RTK(A)Θ=4.62×1027lnK(B)Θ=-ΔrGΘm(B)/RTK(B)Θ=2.13×1022（3）由（2）题得出的信息说明下列问题：①该条件下，（A）、（B）反应是否完全？达平衡时有人认为n(CH4)≈0，是否合理？①因K(A)Θ和K(B)Θ都很大，可视为反应十分完全，达平衡时n(CH4)≈0合理。②平衡时，n(CO2)和n(CO)之间的关系如何？（写出，或，）②因K(A)ΘK(B)Θn(CO2)n(CO)（4）当反应条件在T=1500K，PΘ时，进入燃烧器的空气量维持物质的量的比例CH4：O2=1：2，当达到平衡时，CO的物质的量分数x(CO)为7.6×10－5；若反应前后总物质的量可视为不变。请计算当燃烧产生的烟中的水蒸气从1500K冷却到室温后，水蒸汽凝结，致使气相中的总物质的量由n总=11变成n总=9，此时烟里的CO的浓度x′(CO)为