2012年——全国高中生化学竞赛(江苏赛区)初赛试题

“扬子石化杯”第26届全国高中生化学竞赛（江苏赛区）初赛试题节选可能用到的相对原子质量：H：1C：12N：14O：16Na：23Al：27S：32Cl：35.5Cr：50Mn：55Fe：561.本试卷共22题，用2小时完成，共120分；2.可以使用计算器；3.用铅笔作答无效；4.不可以使用涂改液或修正带。一、选择题（每小题有1～2个选项符合题意，每小题4分，共60分。请将答案填写在下方的表格内。）题号123456789101112131415答案1．化学知识在环境保护中起关键作用。下列叙述不正确的是A．在燃煤中加入适量的生石灰能有效减少二氧化硫的排放B．控制含磷洗涤剂的生产和使用有利于防止水体富营养化C．采用汽车尾气处理技术可将汽车尾气中的NO和CO转化为无害气体D．正常雨水呈中性，pH小于7的雨水是酸雨2．下列化学用语正确的是A．CO2的电子式是：B．硝基苯的结构简式：C．中子数为8的氮原子：D．模型可表示甲烷分子或四氯化碳分子3．下列实验操作或装置正确的是A．加热液体B．制取并收集NH3C．转移溶液D．干燥H24．你认为下列数据可信的是A．某胶体粒子的直径是160nmB．某常见气体的密度为1.8g·cm－3C．某反应的平衡常数是1D．某元素的原子半径是0.160nm5．下列推断不合理的是A．乙烯能使酸性KMnO4溶液褪色，则丙烯也能使酸性KMnO4溶液褪色B．铁、铝在浓H2SO4中钝化，则镁在浓H2SO4中也钝化C．金属钠着火不能用CO2扑灭，则金属钾着火也不能用CO2扑灭D．将SO2通入品红溶液，溶液褪色后加热恢复原色；将SO2通入溴水，溴水褪色后加热也能恢复原色6．设NA为阿伏加德罗常数的值，下列叙述正确的是A．标准状况下，22.4LH2中含中子数为2NAB．常温常压下，氧气和臭氧的混合物16g中约含有NA个氧原子C．电解食盐水若产生2g氢气，则转移的电子数目为2NAD．100mL0.1mol·L－1的FeCl3溶液中含有Fe3＋的个数为0.01NA7．X、Y、Z、M、W为五种短周期元素。X、Y、Z是原子序数依次递增的同周期元素，且最外层电子数之和为15，X与Z可形成XZ2分子；Y与M形成的气态化合物在标准状况下的密度为0.76g·L－1；W的质子数是X、Y、Z、M四种元素质子数之和的1／2。下列说法正确的是A．原子半径：：W＞Z＞Y＞X＞MB．XZ2、X2M2、W2Z2均为直线型的共价化合物C．由X元素形成的单质不一定是原子晶体D．由X、Y、Z、M四种元素形成的化合物一定既有离子键，又有共价键8．下列离子方程式中，错误的是A．向A1Cl3溶液中加入过量氨水：B．苯酚钠溶液中通人少量CO2：C．碳酸氢钡溶液中加入过量氢氧化钠溶液：D．Fe(OH)3与氢溴酸溶液混合：9．金银花有效活性成分为绿原酸，又名咖啡鞣酸，具有广泛的杀菌消炎功效，结构如下图所示，下列有关绿原酸的说法正确的是A．绿原酸的分子式为C16H8O9B．1mol绿原酸最多与4molNaOH反应C．1个绿原酸分子中含有4个手性碳原子D．绿原酸分子中有4种化学环境不同的氢原子10．电镀铬的废液中含有Cr2O72－离子，可通过转化为铬黄加以利用。该反应放热，反应式如下：下列说法正确的是A．由于该反应是离子反应，反应很快完成，温度对反应速度没有影响B．由于该反应是完全反应，平衡常数不随反应温度的变化而改变C．增加Pb2＋离子的浓度，可以提高Cr2O72－离子的转化率D．可加入少量碱以提高pH，达到提高Cr2O72－离子的转化率的目的11．下列说法正确的是A．放热反应一定是自发反应B．对于同一个化学反应，无论是一步完成还是分几步完成，其反应的焓变相同C．pH＝5的CH3COOH溶液和pH＝5的NH4C1溶液中，水的电离程度相同D．用饱和Na2CO3溶液处理BaSO4沉淀，可将BaSO4转化为BaSO412．下表各组物质之间通过一步反应不能实现如图所示转化关系的是13．Fenton法常用于处理含难降解有机物的工业废水，通常是在调节好pH和Fe2+浓度的废水中加入H2O2，所产生的羟基自由基能氧化降解污染物。现运用该方法降解有机污染物p－CP，控制p－CP的初始浓度相同，设计如下对比实验探究有关因素对该降解反应速率的影响。实验测得p－O的浓度随时间变化的关系如下图。下列结论或推断不正确的是A．实验①、②表明温度升高，降解反应速率增大B．pH等于10时，降解速度最快C．实验过程中取样分析浓度时可以迅速加碱调至pH＝10D．根据反应原理推断，温度过高，双氧水分解会使降解速率变慢14．下列溶液中各微粒的浓度关系正确的是A．常温下，将0.1mol·L－1NH4CI溶液与0.05mol·L－1NaOH溶液等体积混合：c(C1－)＞c(Na＋)＞c(NH4＋)＞c(OH－)＞c(H＋)B．在小苏打溶液中存在：c(HCO3－)＝c(Na＋)－c(CO32－)－c(H2CO3)C．向CH3COOH溶液中加入适量的NaOH，得到pH＝4的混合溶液：c(Na＋)＞c(CH3COO－)＞c(H＋)＞c(OH－)D．pH＝3的一元酸HX和PH＝11的一元碱MOH等体积混合：c(M＋)＝c(X－)＞c(H＋)＝c(OH－)15．在恒温恒容的密闭容器中，发生反应3A(g)＋B(g)xC(g)。Ⅰ．将3molA和2molB在一定条件下反应，达平衡时C的体积分数为a；Ⅱ．若起始时A、B、C投入的物质的量分别为nA、nB、nC，平衡时C的体积分数也为a下列说法正确的是A．若Ⅰ达平衡时，A、B、C各增加1mol，则B的转化率将一定增大B．若向Ⅰ平衡体系中再加入3molA和2molB，C的体积分数若大于a，可断定x＞4C．若x＝2，则Ⅱ体系起始物质的量应当满足3nB＝nA＋3D．若Ⅱ体系起始物质的量满足3nC＋8nA＝12nB时，可判断x＝4二、（本题共2小题，共16分）16．（9分）实验室用乙酸和正丁醇制备乙酸正丁酯，有关物质的相关数据如下表：合成和提纯步骤为：第—步，正丁醇和冰醋酸混合加热发生酯化反应，反应装置如右上图；第二步，用饱和Na2CO3溶液、水洗涤，干燥；第三步，蒸馏提纯。请回答有关问题：（1）第一步装置中除了加正丁醇和冰醋酸外，还需加入_________，_________；它们的作用分别是___________、___________，装分水器的作用是___________。（2）第二步用饱和Na2CO3溶液洗涤的目的是_____________________，此步操作用到的主要仪器的名称是______________。（3）第三步蒸馏产品时，应收集温度在_______左右的馏分。如加入18.5mL正丁醇和15.4mL冰醋酸，得到乙酸正丁酯12.76g，则乙酸正丁酯的产率为___________。17．（7分）绿矾(FeSO4·7H2O)在医药和染料生产中有广泛应用。下面是以铁屑（含少量锡等杂质）生产绿矾的一种方法：已知：在H2S饱和溶液中，SnS沉淀完全时溶液的pH为1.6；FeS开始沉淀时溶液的pH为3.0，沉淀完全时的pH为5.5。（1）操作Ⅱ在溶液中用硫酸酸化至pH＝2的目的是____________________________；通入硫化氢至饱和的目的是：①除去操作I所得溶液中含有的Sn2＋等杂质离子；②____________________。（2）操作Ⅳ的顺序依次为：______________、冷却结晶、________________。（3）操作Ⅳ得到的绿矾晶体用少量冰水洗涤，其目的是：①除去晶体表面附着的硫酸等杂质；②____________________。（4）测定绿矾产品中Fe2＋含量的方法是：a．称取2.850g绿矾产品，溶解，在250mL容量瓶中定容；b．量取25.00mL待测溶液于锥形瓶中；c．用硫酸酸化的0.0100mol·L－1KmnO4溶液滴定至终点，消耗KMnO，溶液体积的平均值为20.00mL。（滴定时发生反应的离子方程式为：5Fe2＋+MnO4－＋8H＋＝5Fe3＋+Mn2＋＋4H2O）则上述样品中FeSO4·7H2O的质量分数为____________。三、（本题共3小题，共24分）18．（7分）金属铬硬度大，抗腐蚀性强，有光泽，在金属材料和结构理论等领域中有着重要的应用和超乎寻常的发现。1994年，在秦始皇兵马俑二号俑坑中发现了一批青铜剑，它们在黄土下沉睡了2000多年，出土时却光亮如新，锋利无比。科研人员测试后发现，剑的表面有一层10微米厚的铬盐化合物。这一发现立刻轰动了世界，因为这种铬盐氧化处理方法是近代才出现的先进工艺。（1）铬的独特化学性质与其电子结构有密切关系，写出Cr的价层电子排布_________，铬的这一电子排布与其同一周期的其它元素的3d1－104s2价电子排布不同，原因是____________________________________。（2）铝热法是用三氧化二铬作原料，铝粉作还原剂生产金属铬的主要方法之一，请写出其化学反应方程式：____________________________________；这是一个自发放热反应，由此可判断铬氧键和铝氧键中________________键更强。（3）在结构化学中，对多重键的研究具有重要意义。常见的多重键有双键和三键，2005年11月，美国Science杂志发表了Power等人的文章，报导了一种具有CrCr五重键的稳定化合物，这是目前发现的最短的铬—铬键。结构见右图。化学键的形成可以通过对称性形象地描述为：σ键是成键原子轨道头对头形成的；肩并肩形成的是π键，而面对面形成的是δ键。那么，在上述具有CrCr五重键的化合物中，对其成键情况进行分析发现Cr原子的价层电子排布特点是其成键情况的决定因素，它利用其4s轨道去与相邻的C原子形成Cr－Cσ键，5个d轨道形成五重键，其中两个铬原子的dz2轨道沿着z轴方向形成一个σ键。则轨道dx2－r2和dxy面对面形成两个____键，轨道dxz和dyz肩并肩形成两个____键。19．（15分）氢能被视为21世纪最具发展潜力的绿色能源，其燃烧产物为水，无污染。氢气燃烧的热值很高，为1.4×105kJ·kg－1，是汽油的三倍。它既可以通过燃烧产生热能，进而通过热机转化为机械功；也可以通过燃料电池直接转化为电功。热机的能量转换效率有一个理论上限——卡诺效率η＝1－T低温／T高温；而燃料电池的能量转换效率在理想情况下为100％，据报道，目前的氢燃料电池的转化效率已达到85％以上，也就是说，大于85％的化学能可以转化为电能。（1）写出酸式氢氧燃料电池的电极反应：负极：__________________________，正极：__________________________，电池反应：____________________________________________。（2）设氢氧燃料电池效率为85％，则每消耗1kg氢气可提供的电能为________KJ。（3）燃烧1kg的氢气所放出的热量，通过一个在高低温热源温度分别为1000K及300K间工作的热机做功，可带动发电机发_________kJ电(设发电机效率为80％)。20．（12分）工业合成氨与制备硝酸可采用如下流程进行联合生产：（1）右图表示了298K时氮气与氢气合成氨反应过程中的能量变化。对于合成氨的反应下列说法正确的是_____________（填编号）。a．该反应在任意条件下都可以自发进行b．加入催化剂，能使该反应的E和△H都减小c．若该反应在298K、398K时的化学平衡常数分别为K1、K2，则K1＞K2d．该反应属于人工固氮（2）在800℃时，氨与氧气在氨氧化炉中反应的主要产物是NO和H2O。在实际生产中氨的氧化率与混合气中氧氨比{氧气与氨气物质的量比，以γ［n（O2）/n（NH3）］表示}的关系如下图所示。①在实际生产中，将γ值维持在数值___________之间为好。②在实际生产中，通入氨氧化炉的是空气，若使氨的氧化率达到95％，应控制氨在氨、空气混合气