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2014年重庆市高中学生化学竞赛试题(高二组)


1

2014 年全国高中学生化学竞赛(重庆赛区预赛)试题 (高二组)
(2014 年 5 月 18 日 9:00—11:00)

题号 满分 得分 评卷人 考生须知:
? ? ? ? ? ?

1 20

2 9

3 10

4 8

/>
5 10

6 11

7 9

8 11

9 12

总分 100

竞赛时间 2 小时。迟到超过半小时者不能进考场。开始考试后 1 小时内不得离场。考试时间结束时, 把试卷(背面朝上)放在桌子上,立即起立撤离考场。 试卷装订成册,不得拆散。 不准使用任何改正液或改正纸, 不得使用红笔或铅笔作答。 第 1 题答案填写在第 1 题号下面的表格内, 其它所有解答必须写在制定的方框内。 姓名、所属学校必须写在首页左侧规定位置,写在其它地方者按废卷论处。 允许使用无贮存信息功能的非编程计算器以及直尺等文具。 考生不得携带任何通讯工具进入考场。 F-19 Na-23 Mg-24 Al-27 Si-28

相对原子质量:H-1 B-11 C-12 N-14 O-16 Cl-35.5 Ca-40

S-32 Fe-56 Cu-64

第 1 题(20 分)选择题(单选) 1-1 下列工业生产的反应原理不 涉及氧化还原反应的是( . A.以赤铁矿为原料炼铁 C.以氯化钠为原料生产烧碱。 ) 。

B.以硫铁矿为原料制取硫酸 D.以氨气为原料生产尿素。

1-2 氮化镓材料属于第三代半导体, 在光电子、 高温大功率器件和高温微波器件应用方面有着广阔的前景。 MOCVD 法是制备氮化镓的方法之一, 通常以 Ga(CH3)3 作为镓源,NH3 作为氮源,在一定条件下反 应制取氮化镓。下列相关说法正确的是( A.氮化镓的化学式为 Ga3N2 B.该反应除生成氮化镓外,还生成 CH4 C.Ga(CH3)3 为极性分子 D.镓位于元素周期表第四周期第ⅡA 族 1-3 下列说法正确的是( ) 。 ) 。

A.用等体积的蒸馏水或 0.01 mol/L 盐酸洗涤 AgCl 沉淀,AgCl 的损失量相同 B.向氨水中加入 NH4Cl 或 Na2CO3 固体,溶液的 pH 均增大,水的电离程度均增大 C.若 CH3COOH 的电离平衡常数为 Ka,则相同条件下 CH3COONa 的水解平衡常数为 Kw/Ka D.NaClO 与 Na2SO3 等物质的量混合的溶液中: c(Na ) + c(H )=c(OH ) + c(ClO ) + c(HSO3 ) + 2c(SO32 )
+ + - - - -

1-4 氮元素和碳元素一样也存在一系列氢化物,例如:NH3、N2H4、N3H5、N4H6??。则下列有关说法不 .

2

正确 的是( ) 。 .. A.该系列氢化物的通式为 NnHn+2 B.N2H4 与硫酸反应可生成 N2H6SO4 C.上述系列中含 6 个氮原子的化合物的同分异构体共有 5 种 D.NH3、N2H4 均能与 NO2 反应,生成 N2 和 H2O,且释放大量的热能 1-5 某种只含 Al、Fe、Cu 的合金,称取 a g 样品,设计下列实验流程分析该合金的组成。
气体 E 合金样品 加热 ag
浓 HNO3 灼烧

溶液 F

过量氨水 过滤、洗涤

沉淀 M 溶液 N

过量 NaOH 溶液 过滤、洗涤

沉淀 P 溶液 Q

残渣 b g 沉淀 R 溶液 S
灼烧

残渣 c g

过量 CO2 过滤、洗涤

下列相关叙述正确的是(

) 。
+ +

A.若向溶液 F 中加入 K4[Fe(CN)6]溶液,产生蓝色沉淀,说明溶液 F 中含 Fe2 B.溶液 N 为深蓝色,说明溶液 N 中含大量 Cu2 a ?b?c ? 100% C.合金样品中 Cu 的质量分数为 a D.合金样品中 Al 的质量分数为
9c ? 100% 17 a

1-6 三硅酸镁(Mg2Si3O8·nH2O)难溶于水,在医疗上可做抗酸剂。它除了可以中和多余酸之外,生成的 H2SiO3 还可覆盖在有胃溃疡的胃表面,缓解刺激。将 0.184 g 三硅酸镁(Mg2Si3O8·nH2O)加入到 50 mL 0.10 mol/L 盐酸中, 充分反应后, 滤去沉淀, 用 0.10 mol/L NaOH 溶液中和剩余的盐酸, 消耗 NaOH 溶液 30 mL。则 n 为( A. 6


) 。 B.5 ) 。
- - -

C.4

D.3

1-7 下列各项比较中正确的是(
2-

A.还原性:I >SO3 >Br >Cl B.键长:O2 <O2<O2 <O22
+ -

C.第一电离能:Si<P<S<Ar D.热稳定性:NH4F>NH4Cl>NH4Br>NH4I 1-8 高温下,用 H2 还原 WO3 可得到金属钨,其总反应为:WO3(s) + 3H2(g) 下图所示。下列说法正确的是( ) 。
V(H2O) V(H2)
温度 T1 温度 T2

W(s) + 3H2O(g)。 在容积

固定的密闭容器中,加入足量 WO3 固体和一定量 H2(g)发生该反应,V(H2O)/V(H2)比值随时间的变化如 A.升高温度,该反应的平衡常数减小 B.维持温度和容积不变,加入一定量 W(s),平衡逆向移动 C.某温度下反应达平衡时,若水蒸气与 H2 的体积比为 3∶2, 则 H2 的平衡转化率为 60% D.维持温度和容积不变,又充入一定量 H2,达新平衡时, H2 转化率减小 的说法中错误 的是( ) 。 .. A.化合物 M 能使酸性 KMnO 4 溶液褪色
COOH
时间

1-9 化合物 M( fumimycin )是从微生物中分离得到的,它显示出广谱抗菌活性。下列关于化合物 M
OH O O HO HO O NH O

B.化合物 M 在强酸中水解可生成 HOOC C.化合物 M 分子间能形成氢键

M

3

D.1 mol M 在 NaOH 溶液中反应,最多消耗 5 mol NaOH 1-10 金刚烷是一种多环烷烃,其分子式为 C10H16,分子中碳原子的排列方式相当于金刚石晶格中的部分碳 原子排列,结构高度对称。已知键能:C—C 为 a kJ/mol、H—H 为 b kJ/mol、C—H 为 c kJ/mol。则 C10H16(g,金刚烷)=10C(s,金刚石) + 8H2(g)的反应热△H 为( A. (16c-8a-8b)kJ/mol C. (16c-8b)kJ/mol 第 2 题(9 分) 2-1 叠氮化物能与铁、铜、钴等形成配合物,如:[Co(N3)(NH3)5]SO4,则该配合物中钴的氧化态是多少? 写出钴原子在基态时的核外电子排布式。 2-2 高锰酸钾在酸性溶液中具有不稳定性,分解产生棕色沉淀(MnO2) 。写出反应的离子方程式。 2-3 无水FeCl3为棕黑色,是以共价键为主的化合物,易溶于乙醇。 (1) 气态FeCl3在低温下主要以二聚体形式存在。画出该二聚体的结构式。 (2) 向FeCl3溶液中加入饱和(NH4)2C2O4溶液后,再加入KSCN溶液,溶液不变红;若再加入稀硫酸,则 溶液变为红色。写出加入稀硫酸后反应的离子方程式。 第 3 题(10 分)硫的卤氧化物有两类较为重要,即二卤亚硫酰 SOX2 和二卤硫酰 SO2X2。 3-1 推测 SOX2 和 SO2X2 中 S 的杂化类型以及分子的空间构型。 3-2 在二卤亚硫酰系列中,以二氯亚硫酰 SOCl2 最为重要,在有机化学上常用作氯化剂,写出 CH3COOH 与 SOCl2 反应的化学方程式。 3-3 比较 SOBr2、SOCl2、SOF2 系列化合物中 S=O 键的键长,排出顺序(用物质表示) 。 3-4 由 MgCl2·6H2O 制备无水 MgCl2 时常加入 SOCl2,为什么?用化学反应方程式表示。 第 4 题(8 分)氯化钙是用途广泛的化学试剂,可作干燥剂、冷冻剂、防冻剂等。为了测定某氯化钙样品 中钙的含量,进行如下实验: ①准确称取氯化钙样品 0.2400 g,放入烧杯中,加入适量 6 mol/L 的盐酸和适量蒸馏水使样品完全溶 解,再滴加 35 mL 0.25 mol/L (NH4)2C2O4 溶液,水浴加热,逐渐生成 CaC2O4 沉淀。经检验,Ca2+已沉 淀完全。 ②过滤并洗涤沉淀。 ③加入足量的 10% H2SO4 和适量的蒸馏水, 沉淀完全溶解, 溶液呈酸性, 加热至 75℃, 趁热加入 0.05000 mol/L KMnO4 溶液 16.00 mL,恰好完全反应。 4-1 写出 CaC2O4 中化学键的类型。 4-2 写出步骤③中加入 KMnO4 溶液后发生反应的化学方程式。 4-3 通过计算确定该 CaCl2 样品中钙的质量分数(写计算过程) 。 第 5 题(10 分) 5-1 在体积不变的密闭容器中按一定比例通入氮气和氢气,反应合成氨气。欲提高合成氨中 H2 的转化率, 下列措施可行的是( ) (填字母) 。 A.向容器中按原比例再充入原料气 C.加入催化剂 B.向容器中再充入惰性气体 D.从容器中分离出氨 ) 。 B. (16c+2a-8b)kJ/mol D. (16c+4a-8b)kJ/mol

5-2 美国斯坦福大学研究人员最近发明一种“水”电池,这种电池能利用淡水与海水之间含盐量的差别进 行发电。海水中的“水”电池总反应可表示为: 5MnO2 + 2Ag + 2NaCl=Na2Mn5O10 + 2AgCl (1) 写出负极电极反应式。 (2) 当生成 1 mol Na2Mn5O10 时,转移电子的数目是多少?

4

5-3 用上述“水”电池电解尿素[CO(NH2)2]的碱性溶液制合 的气体的装置如图(电解池中隔膜仅阻止气体通过,阴、 惰性电极) 。 (1) 写出 A 电极的名称;写出电解时阳极的电极反应式。 (2) 已知电解排出液中 n(OH )/n(CO32 ) =1,则起始时进
- -

成氨需要 阳极均为

入电解池中的原料配比 n(KOH)/n[CO(NH2)2]是多少? 第 6 题 (11 分)氮化硼(BN)是新型无机非金属材料,熔点 3000℃,可以作润滑剂、高级耐火材料和超 硬材料。 6-1 氮化硼的两种不同结晶形态,分别与碳的两种同素异形体的晶体结构相似,写出氮化硼可能具有的两 种晶体类型。 6-2 某兴趣小组以下图装置用 NH3 与 B2O3 固体在高温下制备少量氮化硼。 (1) 装置的连接顺序是 Ⅰ- Ⅱ - Ⅲ - Ⅳ, 写出化合物 X 的化 学式, 写出装置Ⅱ中 的药品和仪器名称。 (2) 写出装置Ⅲ中发生反应的化学方程式。 (3) 反应前瓷舟皿中盛有 8.4 g B2O3 固体,反应结束后称得瓷舟皿中固体为 6.4 g,计算氮化硼的产率 (保留小数点后一位) 。 (4) NH3 与 BCl3 在高温下反应也能制备氮化硼, 请从产物影响分析, 写出工业上往往采用 NH3 与 B2O3 在高温下制备氮化硼的原因。 第 7 题(9 分)传统合成冰晶石(Na3AlF6)的方法是使用萤石(CaF2)为原料,萤石作为一种重要的战略 物资需要加以保护,使用磷肥副产品氟硅酸钠(Na2SiF6)为原料的方法成为一条合理利用资源、提高经济 效益的新方法。冰晶石的生产合成主要由晶种生成、氨解、偏铝酸钠的制备和冰晶石合成四个工段组成。 工艺流程如下图所示:
氟硅酸钠 氨水 偏铝酸钠溶液

氨解

过滤

合成

过滤

干燥

冰晶石

冰晶石滤液去氨解工段 洗涤 干燥 白炭黑

使用这种方法可以得到大量副产品白炭黑(一种稳定的氧化物) 。为了提高副产品白炭黑的质量,可 以采用外加晶种法,得到的白炭黑用于丁苯橡胶中,拉伸强度可以达到 21MPa,而外加晶种法对冰晶石质 量也有影响。 7-1 写出冰晶石的化学名称。 7-2 写出副产品白炭黑的化学式。 7-3 写出氨解反应方程式。 7-4 写出冰晶石合成反应方程式。 7-5 晶种制备的原料为硫酸或氢氟酸、水玻璃、水。分别使用 HF 或 H2SO4 合成晶种,生成的冰晶石检验 结果如下: 制备晶种用酸对冰晶石质量的影响

5

对质量的影响 酸 HF H2SO4 F 53.00 52.58

各物种的质量百分数/% Al 13.06 11.68 Na 33.04 33.82 SiO2 0.564 0.247 Fe2O3 0.010 0.006 SO42- 0.11 1.49

mNa︰mAl 2.53 2.90

从实验结果看,为了使合成的冰晶石质量较好,应选用哪种酸为原料来制晶种?简述你的理由。 第 8 题(11 分)N 是重要的香料,也是合成高分子材料的重要原料,它可经过下列合成反应流程得到。
E C5H8O H2/Ni F K C7H6O CH3CHO
稀碱、

OH

H+

G

NBS

H

NaOH水溶液

J
浓H2SO4

L

O2
催化剂、

N C14H14O2

M

已知: CH3CH2CH

CH2

NBS

CH3CHBrCH

CH2

CH3CHO + CH3CHO

稀碱、

CH3CH

CHCHO + H2O

8-1 E 不能与 Na 反应产生氢气,写出 E 的结构简式。 8-2 写出 J + M→N 反应的化学方程式。 8-3 J + M→N 反应中副产物含烃 C5H6,写出烃 C5H6 的结构简式。 8-4 化合物 N 的同分异构体 Q(芳香族化合物) ,已知 N、Q 分别与足量 H2 进行催化加成,能生成同一产 物。则 Q 的可能结构共有多少种?(提示:环中不出现三键或连续的碳碳双键,不要求顺反异构) 8-5 呋喃丙烯酸(
O

)是一种医治血吸虫病的药呋喃丙胺的原料。请以
CH CHCOOH

O


CHO

CH3CH2OH 为有机原料合成呋喃丙烯酸(示例如第 8 题图) 。 第9题 (12 分) 某烃 A 的化学式为 C7H8, 通过一系列步骤能合成聚酰胺类物质 E, E 的化学式为 (C7H5NO)n; A 在 NaClO 作用下能生成化合物 F,F 具有顺反异构体;F 在催化剂作用下与 HCl 生成 G,G 具有对映异 构体;F 也能发生臭氧化反应,还原条件下水解得到 H,H 的化学式为 C7H6O。
A +a B +b C +c D
聚合

E

9-1 合成 E 过程中,a 代表什么物质?c 代表什么物质? 9-2 写出 A、C、E、H 各有机物的结构简式。 9-3 画出 F 的顺反异构体,并分别指出顺式和反式。 9-4 写出 A→F 反应的化学方程式,并配平。 9-5 写出 G 的结构简式,并用*标出手性碳原子。

2014 年全国高中学生化学竞赛(重庆赛区预赛)试题 高二组
第 1 题(20 分)选择题(单选) 题号 答案 1-1 D 1-2 B 1-3 C 1-4 C 1-5 D 1-6 A 1-7 B 1-8 C 1-9 D 1-10 A

参考答案

6

第 2 题(9 分) 2-1 +3 (1 分) 1s22s22p63s23p63d74s2 或[Ar]3d74s2 (2 分) 2-2 4MnO4 + 4H =4MnO2↓+ 3O2↑+ 2H2O (2 分) Cl Cl Cl Fe Fe 2-3 (1) (2 分) Cl Cl Cl (2) [Fe(C2O4)3]3 + 6H + 3SCN =Fe(SCN)3 + 3H2C2O4 (2 分)或[Fe(C2O4)3]3 + 6H =Fe3 + 3H2C2O4
- + - - + + - +

Fe3 + 3SCN =Fe(SCN)3
+ -

第 3 题(10 分) 3-1 3-2 3-3 3-4 sp3 (1 分) 三角锥型 (1 分) sp3 (1 分) 四面体型 (1 分) CH3COOH + SOCl2=CH3COCl + SO2↑+ HCl↑(2 分) 键长:SOBr2>SOCl2>SOF2 (2 分) MgCl2·6H2O + 6SOCl2


MgCl2 + 12HCl↑+ 6SO2↑(2 分)

第 4 题(8 分) 4-1 4-2 4-3 离子键、共价键(2 分) 2KMnO4 + 5H2C2O4 + 3H2SO4=K2SO4 + 2MnSO4 + 10CO2↑+ 8H2O(2 分) 解: n(KMnO4)= 0.05000 mol/L× 0.016 L=0.0008000 mol 2KMnO4 2 0.0008000 mol n(CaC2O4)=0.002000 mol Ca 元素的质量=0.002000mol×40g/mol=0.08000g 样品中钙元素的质量分数为 0.08000 g÷0.2400 g×100%=33.33% (4 分) 第 5 题(10 分) 5-1 5-2 A D (2 分) (1) Ag + Cl ―e =AgCl (2 分) (2) 2NA 或 1.204×1024 (1 分) 5-3 (1) 阳极 (1 分) CO(NH2)2 + 8OH ―6e =CO32 + N2↑+ 6H2O
- - - - -

~

5H2C2O4

~

5CaC2O4 5 n(CaC2O4)

(2 分)

(2) 3∶1 (2 分) 第 6 题(11 分) 6-1 6-2 金刚石型、石墨型 (2 分) (1) Ca(OH)2 或 CaO (1 分) 碱石灰或 NaOH 固体 (1 分) (2) B2O3 + 2NH3 (3) 83.3% (2 分) (4) NH3 与 BCl3 反应生成强酸性气体 HCl, 对设备腐蚀强, 成本高, 所以选择 NH3 与 B2O3 反应 (2 分) 2BN + 3H2O (2 分) 干燥管或 U 形管 (1 分)

7

第 7 题(9 分) 7-1 7-2 7-3 六氟合铝(Ⅲ)酸钠 (1 分) SiO2 (1 分) Na2SiF6 + 4NH3·H2O=4NH4F + 2NaF + SiO2↓ + 2H2O (2 分)

或 Na2SiF6 + 4NH3·H2O=4NH4F + 2NaF + H2SiO3 ↓+ H2O 7-4 7-5 4NH4F + 2NaF + NaAlO2=Na3AlF6 + 4NH3 + 2H2O (2 分)

HF (1 分) 理论 Na∶Al=2.56,使用 HF 制晶种,Na︰Al 比较接近理论值。(2 分) (其它合理答案也 可给分)

第 8 题(11 分) 8-1 8-2 8-3 8-4 6 8-5
O

(2 分)(2 分)
CHCOOH

CH

+ HO

浓H2SO4

CH

CHCOO

+ H2O

(2 分)

(2 分) (2 分)
O2 Cu、 CH3CHO O
稀碱、

CH3CH2OH

CHO O CH CHCHO

O2
催化剂、

(3 分)(其他合理答案也
O CH CHCOOH

可给分) 第 9 题(12 分) 9-1 a :浓 HNO3、浓 H2SO4(1 分) c:金属+酸(1 分)(金属可以用 Fe、Zn、Sn、SnCl2;酸可以用 HCl、H2SO4、CH3COOH); 也可以用硫化物(如 Na2S、(NH4)2S、NaHS、NH4HS) ; 但不能用 LiAlH4 9-2 A:
CH3 ;C: O2N

COOH ;E:

HN

CO

n

H:

CHO

(各 1 分)

H

9-3
H

C

C H

(顺式)
H

C

C

(反式) (各 1 分)

9-4

2

CH3 + 2NaClO

CH CH

+ 2NaCl + 2H2O

(2 分,不配平只给 1 分)

Cl

9-5

CH2 CH *

(结构式对 1 分,标对* 1 分)


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