2005年北京化学竞赛试题及答案(高二)

2005年北京市高中学生化学竞赛试题（高中二年级）2005年4月17日上午8：30-10：30北京题号1234567891011总分满分244101286681066100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第一题单选或多选题（共24分）（选对一个答案得2分，多选一个错误答案扣1分）1．体积、物质的量的浓度均相等的NaCl和NaF两份溶液中阴离子总数关系正确的是A。A)前者多B)后者多C)相等D)无法判断2．大量生产次氯酸钠（漂白液）的主要方法是A。A）电解NaCl水溶液制取Cl2气后通入NaOH水溶液B）电解NaCl水溶液直接得到NaClO水溶液C）浓盐酸和MnO2反应制取氯气后通入NaOH水溶液D）浓盐酸和KMnO4反应制取氯气后通入NaOH水溶液3．导电仪测得液态BrF3具有微弱的导电性，表示BrF3液体中有阴、阳离子X和Y。X和Y也存在于BrF2SbF6、KBrF4、(BrF2)2SnF6等化合物中，则下列的电离式正确的是C。A)BrF3Br3++3FB)BrF3BrF2++FC)2BrF3BrF2++BrF4D)2BrF3BrF4+Br3++2F4．美国Gokel教授研制了氧化还原型电控分子开关——蒽醌套索醚电控开关。它是使冠醚“胳膊”阴离子化，从而加强对流动阳离子的束缚力，达到“关”的作用。下列说法正确的是B。A）[a]过程是氧化反应B）通过[b]过程达到“开启”状态C）A为“关闭”状态D）A的分子式为C25H30O85．amol铁粉和硫粉bmol混合均匀(ab)，隔绝空气加热充分反应。然后向反应物中加入足量稀硫酸，将产生的气体完全燃烧，消耗氧气物质的量是A&D。A）1.5aB）a+2bC）a+2.5bD）0.5a+b6．乙醛，丙醛，环己醇（）的混合液中，氢元素的质量分数为10%，则此混合物的平均摩尔质量应为C。A）46.1B）52.2C）53.3D）62.47．在一恒定的容器中充入2molA和1molB发生反应：2A(g)+B(g)xC(g)，达到平衡后，C的体积分数为ω%，若维持容器的容积和温度不变，按起始物质的量A：0.6mol，B：0.3mol，C：1.4mol充入容器，达到平衡后，C的体积分数仍为ω%，则x值应D。A）只能为1B）只能为3C）可能是1，也可能是3D）可能是2，也可能是38．已知0.1mol/LNa2CO3溶液的pH=10，0.1mol/L的NaAlO2溶液的pH=12，根据上述信息判断下列推论正确的是A&D。A)通入适量CO2于AlO2溶液中，有CO32-生成B)等物质的量浓度的NaHCO3和NaAlO2溶液前者pH大于后者pHC)HCO3只能跟Al3+反应，而不能跟AlO2反应D)NH4+、AlO2、HCO3不能大量共存于同一溶液中OOOOOOOO[a][b]OOOOOOOOABOH9．2001年报道硼和镁形成的化合物刷新了金属化合物超导温度的最高记录。右图示意的是该化合物的晶体结构单元：镁原子间形成正六棱柱，且棱柱的上下底面还各有一个镁原子；6个硼原子位于棱柱内。则该化合物的化学式可以表示为是B。A)MgBB)MgB2C)Mg2BD)Mg3B210．准确称取6g铝土矿样品（含Al2O3、Fe2O3、SiO2），加入100mL硫酸溶液，充分反应后向滤液中加入10mol∙L1NaOH溶液，产生沉淀的质量与加入溶液体积的关系如图右所示，则所用硫酸溶液的物质的量的浓度应该为B。A）3.50mol∙L1B）1.7mol∙L1C）0.85mol∙L1D）无法计算第二题（共4分）Li2O2和Na2O2都可用于航天飞船制造宇航员赖以生存的氧气。（A）它们在载人飞船里会自动产生氧气，并去除飞船内不需要的气体，这个过程涉及的化学方程式是：Li2O2+CO2=Li2CO3+1/2O2（1分）Na2O2+CO2=Na2CO3+1/2O2（1分）（B）载人宇航飞船的设计师宁愿用价格较贵的Li2O2而不用Na2O2获得氧气。其最主要的原因是Li2O2摩尔质量比Na2O2小，同质量时得到氧气更多。（2分）第三题（共10分）铜无论是在化学中还是在工业、国防或日常生活中都是一种非常重要的金属。铜的化合物的颜色变化也是丰富多彩的。请从化学组成、结构和化学反应的角度来解释下列与颜色有关的现象：1．导线中的铜丝是紫红色，铜钥匙是黄色；青铜塑像是深灰色，为什么（从组成上说明）？导线中的铜丝是纯铜单质，故呈紫红色；铜钥匙的材料是黄铜，它是Cu—Zn合金，故呈黄色；青铜塑像是青铜，它是的材料Cu—Sn合金，故呈深灰色。（3分）2．硫酸铜的水溶液是浅蓝色，受热的蓝色硫酸铜晶体却变成白色粉末；硫酸铜水溶液的浅蓝色是Cu(H2O)62+的颜色；蓝色硫酸铜是晶体的颜色是[Cu(H2O)4]∙H2O(SO4)的颜色，当该晶体受热脱水后变成无水CuSO4，故为白色粉末。（3分）3．往硫酸铜水溶液中加入足量氨水后变成蓝紫色（用反应方程式说明发生的变化）；生成硫酸四氨合铜络合物（配合物），该络合物显蓝紫色。03445NaOH溶液体积/mL/g沉淀质量镁原子硼原子Cu(H2O)42++4NH3[Cu(NH3)4]2+（蓝紫色）（共2分）4．往硫酸铜溶液中加入KI会析出白色沉淀，而溶液由蓝色变成棕色；2Cu2++5KIKI3（棕色）+2CuI（白色）+4K+（1分）5．薄铜片会慢慢溶解在氯化铁(Ⅲ)溶液中，该溶液由棕色逐渐变成蓝绿色。2FeCl3（棕色）+CuCuCl2（蓝绿色）+2FeCl2（1分）第四题（12分）仔细研究BF3、NF3、IF3中的化学键，就这3种分子分别回答下列问题：1．画出它们的电子结构式，即用点或线标明各原子的价电子结构；（6分）2．推测它们的几何结构，说明在这3种分子中，键角的变化情况；BF3，平面三角形，键角120º；NF3，三角锥形，键角约107º；IF3，T形，键角约90º（3分）3．分别说明它们是极性分子，还是非极性分子，并说明理由。BF3是非极性分子，正电荷中心重合；NF3分子中N原子上有孤对电子，故为三角锥体，是极性分子，正负电荷中心不重合；IF3为T形分子，极性分子，正负电荷中心不重合。（3分）第五题（共8分）RX是第二周期和第三周期两种非金属元素（1:1）化合形成的晶体。它的天然矿物称为莫瓦桑石（Moissanite），曾大量合成用作磨料，1997年，发明了它的透明单晶的合成法。用合成的莫瓦桑石透明单晶制作的首饰甚至比钻石更美丽(更显光彩、更透亮)、更轻(对比：金刚石密度3.5g/cm3,莫瓦桑石密度3.24g/cm3)、更耐火（热至1500oC不分解）、更显光彩、更透亮，价廉物美，巧夺天工，仅硬度较差，但仍是已知固体中第三种硬度最高的（对比：金刚石的硬度为10，莫瓦桑石为9.25）。RX的摩尔质量40.1g/mol，有多种不同的晶体结构，其中最常见的一种的晶胞是六方的，这种晶胞是一个平行六面体，棱长分别为a=b=3.073x10-8cm，c=15.07x10-8cm，面夹角分别为α=β=90o,γ=120o。1．写出莫瓦桑石的化学式SiC（1分）。2．莫瓦桑石是原子晶体、分子晶体、离子晶体还是金属晶体？原子晶体（1分）3．莫瓦桑石的上述晶胞里有几个原子？给出计算过程。原子数取整。晶胞体积：V=abcsin120o=3.073x10-8cmx3.073x10-8cmx15.07x10-8cmxsin120o=123x10-24cm3（注：无需更多有效数字，因本题求原子数，而原子量是要求记忆的有效数字很少的数值）摩尔体积：Vm=123x10-24cm3x6.02x1023/mol=74cm3/mol摩尔质量：28+12=40g/mol计算密度：n(40g/mol)/(74cm3/mol)=n0.54g/cm3FBFFNFFFFIFFBF3NF3IF3按SiC计的原子数=n=（3.24g/cm3）/（0.54g/cm3）≈6即Si和C各6个原子。（4分）（注：不给出具体数字不给分。此题硅的相对原子质量是要求记忆的数据，）。4．如何理解莫瓦桑石的密度比金刚石小？硅的原子半径较大（2分）（注：答其他不合题意的答案不给分，如不稳定，易分解，不硬，摩尔质量不合等等）第六题（共6分）脱除石油炼厂气中H2S的两种方法是：干法用ZnO，湿法用HOCH2CH2NH2（乙醇胺）溶液。两个反应的方程式为：干法：ZnO+H2S=ZnS+H2O湿法：2HOCH2CH2NH2+H2S=(HOCH2CH2NH3)2S(HOCH2CH2NH3)2S+H2S=2HOCH2CH2NH3HS（3分）乙醇胺的沸点170.8℃，和水完全互溶，碱性略强于NH3∙H2O。为什么工业上用HOCH2CH2NH2而不用NH3∙H2O脱硫（H2S）？乙醇胺脱硫产物，加热释出H2S后，可利用，乙醇胺可循环使用(HOCH2CH2NH3)2S=2HOCH2CH2NH2+H2SHOCH2CH2NH3HS=HOCH2CH2NH2+H2SNH3∙H2O和H2S作用的产物(NH4)2S、NH4HS，受热分解为NH3和H2S，不易分离和循环使用。（3分）第七题（共6分）以石墨为电极，通电电解含酚酞的KI溶液（无色）1．阴、阳极的电极反应和阴、阳极区溶液呈现的现象是：阳极电极反应式2I―2e=I2或3I―2e=I3―阳极区现象溶液呈黄棕或浅黄棕色阳极电极反应式2H++2e=H2或2H2O+2e=H2+2OH―阳极区现象溶液呈红色（共3分）2．观察到以上现象时停止通电，摇匀电解液，恢复成（几乎）无色，为什么？阳极、阴极生成的I2和OH―物质的量之比为1∶2，因此发生以下反应：3I2+6OH―=IO3―+5I―+3H2OI2和OH―完全反应（共3分）注：若写成I2+2OH―=IO―+I―+H2O，因IO―是弱酸盐，水解显碱性，溶液应呈现红色。又，室温IO―会发生3IO―=IO3―+2I―反应。最多只能给一半分。第八题（共8分）为了利用天然气矿中的甲烷，有人设计了如下两个化学反应：2CH4(g)+H2O(l)=C2H5OH(l)+2H2(g)①CH4(g)+1/2O2(g)=CH3OH(l)②已知：298K，PΘ下物质ΔfΗΘm（kJ/mol）ΔfGΘm（kJ/mol）H2O(l)—285.84—237.19CH4(g)—74.85—50.79CH3OH(l)—238.57—166.23C2H5OH(l)—277.63—174.77CO2(g)—393.51—394.381．请用计算结果判断，反应①和②在常温常压下（298K，PΘ）实现的可能性如何？①ΔrHΘm=2×0+(-277.63)–(-285.84)-2×(-74.85)=157.91kJ/mol（吸热）ΔrGΘm=2×0+(-174.77)–(-237.19)-2×(-50.79)=164.09kJ/mol②ΔrHΘm=-238.57–1/2×0–(-74.85)=–163.72kJ/mol（放热）ΔrGΘm=-166.23–1/2×0–(-50.79)=-115.44kJ/mol反应②有实现的可能性，∵298K，PΘ下ΔrGΘm0（共2分）2．对于常温常压下不可能实现的反应，当选用“高效催化剂”之后，能否变为常温常压下可实现的反应？为什么？对反应①选用高效催化剂，也不可能在298K，PΘ下进行，∵ΔrGΘm0，热力学上不可能进行反应，催化剂无效。（1分）3．对于可能实现的反应，请利用Δ