2012年北京市高二化学竞赛试题及答案

2012年北京市高中学生化学竞赛试卷（高中二年级）2012年4月8日上午8：00-10：00北京题号1234567891011总分满分129107712589615100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：HCNOSClCrFeNiAg1.0112.0114.0116.0032.0735.4552.0055.8558.70107.9第1题选择题（12分）（多选，每选1.5分）（1）实验室配制SnCl2溶液，必须先用盐酸溶解SnCl2，才能配成澄清溶液，若用这种固体直接溶于水得不到澄清的溶液，用盐酸的目的是（）A．利用同离子效应B．缓冲溶液C．抑制盐的水解D．发生氧化还原反应（2）定量分析中可用AgNO3溶液滴定Cl－溶液，加入K2CrO4为指示剂，达到滴定终点时溶液体积为50mL，[Cl－]=10－5mol·L－1，AgNO3与CrO42－生成砖红色的Ag2CrO4沉淀。已知Ksp(AgCl)=1.77×10－10，Ksp(AgI)=8.51×10－17，Ksp(Ag2CrO4)=1.12×10－12下列实验操作正确的是（）A．滴定开始时应向含Cl－的溶液中滴加0.1mol/L的K2CrO4溶液4.00mLB．滴定终点时，溶液中CrO42－的浓度约为3.6×10－3mol·L－1C．滴定开始时，若向试液滴加的K2CrO4溶液超过4.00mL，测定出的Cl－浓度小于实际浓度D．可用0.1mol·L－1的KI溶液代替K2CrO4做指示（3）向蓝色的CuSO4溶液逐滴加氨水，首先生成蓝色沉淀，而后沉淀溶解成深蓝色溶液；向深蓝色溶液中通入SO2气体，生成白色沉淀；将白色沉淀加入到热的10M/L浓硫酸中，生成红色粉末和SO2气体。根据上述实验现象，推测出的下列结论正确的是（）A．Cu2＋能和NH3结合生成铜氨络离子B．白色沉淀在酸性条件下，金属元素发生的是歧化反应C．白色沉淀为亚硫酸铜，在酸性条件下，Cu2＋被SO2还原为CuD．反应过程中消耗的SO2和生成的SO2物质的量相等（4）多元强酸的稀溶液第一步电离是完全的，第二步电离并不完全，请判断下列说法正确的是（）Ag(Cu)AgNO3HNO3（稀）NaClCu(NO3)2、NaNO3AgClAg（）（），12Cu(NO3)2A．浓度（mol/L）相同的稀硫酸和NaHSO4溶液中，后者中的SO42－浓度大B．pH相同，体积相同的NaHSO4和H2SO4溶液与足量的锌反应，后者放出氢气量多C．浓度相同，体积相同的盐酸和醋酸与足量的锌反应，二者放出氢气量相同D．体积相同，pH相同的盐酸和硫酸分别与铝片反应，反应速率可能不同第2题（9分）Li、Na分别和H2反应得离子型（均为NaCl结构）化合物LiH、NaH。请：（1）提出能证实LiH中有H－的实验（2）高于350℃，NaH分解释出Na和H2，而LiH加热到600℃以上也不分解。请从能量角度说明LiH对热的稳定性强于NaH。（3）NaH+CO2=HCOONa，请说出反应中氧化剂（原子）、还原剂（原子）氧化数的改变。第3题（10分）除去Ag中少量Cu的两种方法：1.（1）干AgCl和干Na2CO3混合加热得Ag。反应方程式为：（2）在微酸性（H2SO4）条件下AgCl和Zn反应得Ag。反应方程为：2.溶解Ag时，为什么用稀HNO3，而不用浓HNO3。3.请写出往AgNO3，Cu(NO3)2溶液中加适量新鲜Ag2O除Cu2＋的反应方程式，并请估计两种氢氧化物AgOH、Cu(OH)2溶度积间的关系。4.浓缩溶液得含Cu(NO3)2的AgNO3晶体，控制温度加热，冷却后，固体溶于水、过滤，浓缩母液得AgNO3晶体。请简述Cu(NO3)2是如何被除去的，写出有关的反应方程式。第4题（7分）生产镁有以下几种方法。1.电解熔融MgCl2（2.14g/cm3）得Mg（1.74g/cm3）。为什么阴极区要用H2气氛保护？2.约2000°C时，用C还原MgO制Mg，C+MgO=CO+Mg，查得：MgO、CO的ΔfΗΘm分别为–602kJ/mol、–111kJ/mol。请说明发生以上反应的原因。3.强热白云石(mMgCO3·nCaCO3)得MgO、CaO（设两者物质的量之比为1∶1），和适量Si混合强热得Mg（ΔfΗΘm(SiO2)=–860kJ/mol）。请写出反应方程式并简述发生反应的原因。第5题（7分）KCl和NaCl的晶格相似都具有面心结构。已知Na+离子的半径是Cl－半径的0.50倍，而又是K+的0.71倍。原子量：K=39，Na=23，Cl=35.5。试计算（1）KCl，NaCl晶胞的边长a之比(2分)（2）KCl，NaCl晶胞的密度（D）比(2分)（3）画出沿z轴朝下看一群晶胞的投影，并画出其（200）和（230）真实面的投影。（3分）第6题（12分）某种晶体AxBy属立方晶系，单胞中A原子在每个角上和在（1/2,1/2,1/2）处，B原子处在位置（0,1/2,1/2）和（1,1/2,1/2）。试（1）用图标出晶胞中A和B原子的位置AxBy晶体的晶胞（3分）（2）AxBy中的x,y的数值（2分）（3）若晶胞长为6A0，A和B的原子量分别为40和120，计算AxBy的密度。（2分）（4）只考虑B原子，计算（100）（110）和（111）晶面的距离。(3分)（5）给出A和B的配位情况。（2分）第7题（5分）我国某些农村仍用明矾净水，（1）请写出明矾的化学式（1分）CH2CH3CHCH2H2（2）一般天然水中常含有HCO3－，请写出明矾水解方程式（2分）（3）明矾净水的的原理是（用胶体化学原理解释）：（2分）第8题（8分）工业上生产苯乙烯是应用脱氢反应①：ABC（1）请根据该反应的H和S定性地说明在什么条件下，有利于正向反应？工艺上还采用加水蒸汽的措施，其作用是什么？（2分）（2）设反应体系压力恒定在100kPa，温度恒定在525℃时，原料气中加入不参加反应的水蒸气，它与乙苯的物质的量比10：1。当反应达到平衡时，乙苯的转化率为多大？（已知525℃时反应的平衡常数Kp=10kPa）（4分）（3）工业上常采用耦合反应的工艺来降低反应温度，如果您是该车间的工程师，请提出一个耦合反应的方案，并说明理由。（2分）第9题（9分）将AgBr溶于Na2S2O3溶液得溶液A，将A分成两份，分别用H2SO4酸化和加KI，将加KI所产生的沉淀溶于NaCN溶液得溶液B，向B中加Na2S，生成黑色沉淀。期间共发生五个反应。除此以外，上述试剂、生成物还可能发生哪些化学反应，请至少写出三种不同类型的反应方程式，每种类型写一个，其中不包括上述五个反应以及H2SO4分别和NaCN、Na2S发生的反应。ABCDEFGOHabcdeghHABCCOOHCOOH+气泡KMnO4H+C10H12C10H12C8H10O8KMnO4H+D第10题（6分）化合物A（C10H12）经过量酸性KMnO4处理得到B（C8H10O8）并放出气泡。而对A加热时得到C(C10H12)，后者以酸性KMnO4处理得到D。请给出A、B、C的结构简式。第11题（15分）化合物H可以由丙烯为原料经多步反应生成。请给出化合物A—G的结构简式及反应条件a—h（其中包括须加入的试剂）。aNaCl=rNa++rCl-=3rNa+ aKCl=rK++rCl-=3.42rNa+aKCl/aNaCl=1.14abM+X2302002012年北京市高中学生化学竞赛（高二）答案第1题选择题（12分）（多选，每选1.5分）（1）A，C（2）B、C（3）A、B（4）A、D第2题（9分）（1）电解LiH（熔），应在阳极释出H22H––2e–=H2(2分)（2）若LiH分解，LiH=Li+1/2H2，分解方程式和NaH相同，两个反应都是熵增过程，ΔS相近。由此可知LiH的ΔfΗΘm（代数值）应小于NaH的ΔfΗΘm。LiH、NaH均为NaCl结构，而且Li的电离能（吸能）大于Na，所以是LiH晶格能（释能）大于NaH的晶格能。（若只回答ΔfΗΘm（LiH）小，或LiH的晶格能大亦可）(4分)（3）还原剂NaH中H–被氧化成HCOONa中H+，失2e–，氧化数升高2；CO2中的C4+，被还原为HCOONa中C2+，得2e–，氧化数降低2。(3分)第3题（10分）1．（1）4AgCl+2Na2CO3=4NaCl+2CO2+4Ag+O2(2分)（2）2AgCl+Zn=ZnCl2+2Ag(2分)2．浓HNO3Ag+2HNO3=AgNO3+NO2+H2OAg∶HNO3=1∶2稀HNO33Ag+4HNO3=AgNO3+NO2+2H2OAg∶HNO3=3∶4HNO3消耗量小(2分)3．Cu(NO3)2+Ag2O+H2O=Cu(OH)2+2AgNO3（写2AgOH亦可）式中2AgOH转化为Cu(OH)2所以[Ksp(AgOH)]2[KspCu(OH)2](2分)4．Cu(NO3)2热分解反应的温度低于AgNO3热分解温度，2Cu(NO3)2=2CuO+4NO2+O2(2分)第4题（7分）1．Mg比MgCl2（熔）轻，浮在电解液表层，在H2气氛保护下，可防止Mg和O2、N2的反应。(2分)2．C+MgO=CO+Mg由ΔfΗΘm知，正向反应是吸热过程，只能是熵增推动反应，即CO、Mg分别是（～2000°C）气态。(2分)3．2MgO+Si+2CaO=2Mg+Ca2SiO4从ΔfΗΘm（SiO2）和ΔfΗΘm（MgO）的mol比1∶2知，正向是吸热过程；2CaO和SiO2形成Ca2SiO4是释热过程（使正向反应吸热量下降或转为放热过程）；高温下Mg为气态，熵增。(3分)第5题（7分）（1）（2分）（2）DNaCl/DKCl=[MNaCl/(aNaCl)3]/[MKCl/(akCl)3]=(1.14)358.5/74.5=1.16(2分)（3）（3分）AxBy晶体的晶胞AAAAAAAABAB100110111CH2CH3CHCH212H2OO2第6题（12分）（1）（3分）（2）x=2，y=1，A2B（2分）（3）D=[2×40+1×120]/[(6×10-8)3×6.02×1023]=1.54g/cm3（2分）（4）d100=a=6A0d110=a/21/2=4.25A0d111=a/31/2=3.47A0（3分）（5）A原子距a/2处2个B，距（51/2a/2）处4个B，配位数是2，后者太远;原子B距a/2处2个A，距a/21/2处4个A，配位数是2和4（2分）第7题（5分）（1）KAl(SO4)2·12H2O（1分）（2）KAl(SO4)2·12H2OK++Al3++2SO42－+12H2OAl3++3HCO3－Al(OH)3＋3CO2（2分）第一式写否不影响得分（3）明矾水解所得产物Al(OH)3为胶体，该胶粒带正电，天然水中杂质以硅胶为代表，该胶粒带负电，正负电性不同的胶体有相互聚沉作用从而达到净水的作用（1分）第8题（8分）（1）分解反应吸热ΔH＞0，体积增大，分子数增加，即ΔS＞0.要使ΔH–TΔS＜0，只有高温低压对正向反应有利。加水蒸气的作用相当于降低压力。（2分）（2）AB+C反应前100平衡时1–xxx物质的量总和：1–x+x+x+10=11+x则各分压为A1-xp=100kPa11+x,BCxp=p=100kPa11+x2BCpAppxK=10kPa==100kPap1-x11+x,解得x=0.64（4分）（3）因为反应产物有氢，以氢为耦合反应的反应物即H2+1/2O2H2O②为强放热反应，ΔH＜＜0，将反应①和②耦合，可得③反应