2011北京化学竞赛试题及答案(高二)

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北京题号123456789101112总分满分99458610589225100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：HCNONiFe1.00812.0114.0116.0058.7055.85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＋H2OB．向漂白粉溶液中通入过量的SO2气体ClO－＋SO2＋H2O==HSO3－＋HClOC．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Fe2O34Fe2＋＋8OH－＋CO2==2Fe2O3＋HCHO＋3H2O（3）已知：N2(g)+3H2(g)2NH3(g)△H=－92.4kJ·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：容器实验1实验2实验3反应物投入量始态1molN2、3molH22molNH34molNH3NH3的平衡浓度/mol·L-1clc2c3反应的能量变化放出akJ吸收bkJ吸收ckJ体系压强(Pa)p1p2p3反应物转化率α1α2α3下列说法正确的是（）A．2clc3B．a+b=92.4C．2p2p3D．（α1+α3）1（4）下列溶液中微粒的物质的量浓度关系正确的是()A．室温下，向0.01mol·L－1NH4HSO4溶液中滴加NaOH溶液至中性：c(Na＋)＞c(SO42－)＞c(NH4＋)＞c(OH－)=c(H＋)B．25℃时，pH=4.75、浓度均为0.1mol·L－1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．0.1mol/LNa2CO3溶液与0.1mol/LNaHCO3溶液等体积混合：3(CO32－)＋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．1.3tB．2.6tC．5.2tD．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。（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°C时，苯甲酸在H2O(I)、C6H6(II)中浓度（mol／L）及分配比见表：c(I)c(II)c(I)／c(II)c(I)／c0.5(II)0.003290.01560.2110.02130.005970.04950.1170.0211请说明c(I)／c0.5(II)为定值的原因。第4题（5分）1000°C时，FeO+H2Fe+H2O，K=0.52，欲使容器中1.0molFeO被还原，至少需多少物质的量的H2电源CuO饱和食盐水Na2S溶液NaOH溶液酚酞ABCDEba碱石灰第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，有MnO4－生成，分析得知溶液中的阴离子只有SO42－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）取50mL浓NH3·H2O两份，一份加10mLH2O，另一份加10mL3%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50mL浓HNO3两份，一份加10mLH2O，另一份加10mL3%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。物种TiO2(s)TiCl4(g)Cl2(g)O2(g)C(s)CO(g)ΔrΗΘm/kJ∙molˉ1–944.7–763.2000–110.5SΘm/J∙molˉ1∙Kˉ155.02354.9223.1205.15.74197.7请根据表中数据计算反应：TiO2(s)+2Cl2(g)=TiCl4(g)+O2(g)298K的ΔrΗΘm和ΔrSΘm,该反应能否正向进行？计算反应2C(s)+O2(g)2CO(g)298K的ΔrΗΘm和ΔrSΘm,并判据反应在298K进行的方向。ΔrΗΘm=–221kJ/molΔrSΘm=59/J∙molˉ1∙Kˉ1（3）为得到纯的TiCl4，有人设计如下方案：TiO2(s)+2Cl2(g)+2C(s)TiCl4(g)+2CO(g)。计算该反应298K的ΔrΗΘm和ΔrSΘm,并判据反应进行的方向。第8题（5分）在三个试管中盛0.020dm3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NaClNa2SO4Na3PO4c／mo1·dmˉ31.000.00500．0033V／dm30.0210.1257.4×10ˉ3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。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(x1)。今有一批NixO，测得密度为6.47g·cm-3,用波长=154pm的X射线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）计算NixO的立方晶胞参数a计算x值，并标明Ni的氧化数的化学式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：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？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。Cl2500CBBr2CCl4C3H5Br2ClACDEFHIJKCO2/催化剂催化剂/G(C8H8O2)NaOH/H2O聚合CH3OH高聚物H+NaOH/H2O催化剂/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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。第12题（5分）完成下列反应式，写出产物的结构简式。HCl1mol（1）HCl1mol（2）HCl2mol（3）HCl2mol（4）ABB’CD2011年北京市高中学生化学竞赛试题答案（高二年级）第1题（9分）每选1.5分（1）A（2）C（3）B&D（4）A（5）C第2题（9分）（1）2H++2e－==H2↑，Mg2++2OH－=Mg(OH)2（2分）（2）Cl2+S2－=2Cl－+S（1分）如写Cl2+H2S=2HCl+S扣0.5分（3）A中逸出Cl2与水反应生成有强氧化性的HClO，有漂白作用使红色褪去，此为氧化为主的原因。另一种原因，可能是H+中和了OH－造成褪色。（3分）向褪色溶液中再滴加酚酞，又显红色，即主要为氧化；向褪色的溶液中加入适量NaOH溶液，若红色出现，则则可能主要为中和。（3分）第3题（4分）和C6H6中的平方根比为定值表明苯甲酸为二聚体(C6H5COOH)2第4题（5分）设需要H2的物质的量为nFeO+H2Fe+H2O始态n平衡态n–xx今x=1.0（mol）代入n/(n–x)=0.52得x=2.9（mol）至少需加2.9molH2第5题（8分）（氧化性增强：用I－被氧化成I2的溶液颜色来判断无H2O2生成：用滴加KMnO4，不褪色并无O2生成来判断2MnO4－+5H2O2+6H+=2Mn2++5O2+8H2O（5分）注：用其他方法证明其氧化性增强，且无H2O2生成亦可得满分。阳极反应：2SO42－–2e－=S2O82－，过二硫酸根5S2O82－+2Mn2++8H2O=10SO42－+2MnO4－+16H+（3分）第6题（6分）（1）H2O2氧化Cu，Cu（II）和NH3配位Cu+H2O2+4NH3·H2O=Cu(NH3)42++2OH－+4H2O（3分）（2）形成的HNO2被H2O2还原2HNO2+H2O2=2NO+O2+2H2O（3分）第7题（10分）（1）TiO2(s)+2Cl2(g)=TiCl4(g)+O2(g)ΔrΗΘm–TΔrSΘm=–163.9/J∙molˉ1∙Kˉ1ΔrΗΘm=181.5kJ/molΔrSΘm=58.9/J∙molˉ1∙Kˉ1ΔrΗΘm–TΔrSΘm=163.9/J∙molˉ1∙Kˉ1＞＞0反应正向不能进行(3分)（2）2C(s)+O2(g)2CO(g)ΔrΗΘm=–221kJ/molΔrSΘm=179/J∙molˉ1∙Kˉ1ΔrΗΘm–TΔrSΘm=–274/J∙molˉ1∙Kˉ1＜＜0反应正向能进行(3分)（3）TiO2(s)+2Cl2(g)+2C(s)TiCl4(g)+2CO(g)ΔrΗΘm=–39.5kJ/molΔrSΘm=249.7/J∙molˉ1∙Kˉ1ΔrΗΘm–TΔrSΘm=–113.9/J∙molˉ1∙Kˉ1＜＜0反应正向能进行.(4分)第8题（5分）c(NaCl)=1.00mo1·dmˉ30.020dmˉ3/(0.020+0.021)dmˉ3=0.51mo1·dmˉ3分母应为溶胶的体积加电解质的体积；如只计电解质体积为错误，下同,扣0.5分同法可得：c(Na2SO4)=4.310ˉ3mo1·dmˉ3(1分)c(Na3PO4)=8.910ˉ4mo1·dmˉ3(1分)Fe(OH)3是正电溶胶，故负离子价高的电解质聚沉能力高，聚沉值小。(1分)实验结果：c(NaCl):c(N