北京市高二化学竞赛试题及答案.docx
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北京市高二化学竞赛试题及答案
2011年北京市高二学生化学竞赛试卷
2011年4月10日上午8:
00-10:
00北京
题号
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
总分
满分
9
9
4
5
8
6
10
5
8
9
22
5
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:
H
C
N
O
Ni
Fe
1.008
12.01
14.01
16.00
58.70
55.85
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+H2O
B.向漂白粉溶液中通入过量的SO2气体
ClO-+SO2+H2O==HSO3-+HClO
C.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Fe2O3
4Fe2++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、3molH2
2molNH3
4molNH3
NH3的平衡浓度/mol·L-1
cl
c2
c3
反应的能量变化
放出akJ
吸收bkJ
吸收ckJ
体系压强(Pa)
p1
p2
p3
反应物转化率
α1
α2
α3
下列说法正确的是()
A.2cl>c3
B.a+b=92.4
C.2p2 D.(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) 0.00329 0.0156 0.211 0.0213 0.00597 0.0495 0.117 0.0211 请说明c(I)/c0.5(II)为定值的原因。 第4题(5分) 1000°C时,FeO+H2 Fe+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 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 –763.2 0 0 0 –110.5 SΘm/J∙molˉ1∙Kˉ1 55.02 354.9 223.1 205.1 5.74 197.7 请根据表中数据 (1)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? (2)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 NaCl Na2SO4 Na3PO4 c/mo1·dmˉ3 1.00 0.0050 0.0033 V/dm3 0.021 0.125 7.4×10ˉ3 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(x<1)。 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) (1)计算NixO的立方晶胞参数a (2)计算x值,并标明Ni的氧化数的化学式 (3)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: (1)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? (2)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。 (3)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 (b)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。 2011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n FeO+H2 Fe+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∙Kˉ1 ΔrΗΘm=181.5kJ/molΔrSΘm=58.9/J∙molˉ1∙Kˉ1 ΔrΗΘm–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∙Kˉ1 ΔrΗΘm–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∙Kˉ1 ΔrΗΘm–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·dmˉ30.020dmˉ3/(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)=4.310ˉ3mo1·dmˉ3(1分) c(Na3PO4)=8.910ˉ4mo1·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(Na2SO4): c(Na3PO4)=1: 0.0084: 0.00174(1分) 理论上各电解质溶液的临界胶团浓度之比为: c(NaCl): c(Na2SO4): c(Na3PO4)=1/1: 1/26: 1/36=1: 0.0156: 0.00137 本实验虽不完全遵守聚沉值与反离子价的6次方成反比,但趋势是对的。 (1分) 第9题(8分) (1)2d111sinα=λ;d111=154/2sin18.71°=240pm(1分) a=d111(h2+k2+l2)ˉ1/2=416pm(1分) (2)M(NixO)=N0V/4=70.00,M(Nix)=M(NixO)–Mo=54.00, x=M(Nix)/M(Ni)=0.92(1分) 设NiO为u,Ni2O3为v,建立方程组有 uM(NiO)+vM(Ni2O3)=M(NixO)=54.00 u+v=x=0.92(1分) 求解得: u=0.76,v=0.16(1分) Ni的带氧化数的化学式: Ni2+0.76Ni3+0.16O(1分) (3)A1;八面体空隙;92/100(2分) 第10题(9分) (1)12个五元环面,20个六元环面,90条边 (3分) (2)设键所含s的成分为α cos116°=–α/(1–α)α=0.305(1分) 设大键所含单个碳s的成分为β β=1–3α=0.085 (1分) 含p成分1–β=3α=0.915(1分) 设键与键的夹角为A cosA=–[αβ/((1–α)(1–β))]1/2 A=101.17° (1分) (3)(a)=nMC60/(N0a3)=1.67g·cm-3(1分) (b)R=[a2/4+a2/4]1/2/2=21/2a/4=502pm (1分) 第11题(22分) 第12题(分) 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 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 总分 满分 12 9 10 7 7 12 5 8 9 6 15 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: H C N O S Cl Cr Fe Ni Ag 1.01 12.01 14.01 16.00 32.07 35.45 52.00 55.85 58.70 107.9 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4.00mL B.滴定终点时,溶液中CrO42-的浓度约为3.6×10-3mol·L-1 C.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Cu D.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() A.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 (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) (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 和 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
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