北京市高二化學(xué)競賽試卷及答案

2013年北京市高中學(xué)生化學(xué)競賽試卷(高中二年級(jí))題中可能用到的相對(duì)原子質(zhì)量為:HCNOSNaFeCuPb1.00812.0114.0116.0032.0722.9955.8563.55207.2第1題 選擇題(12分)(單選或多選，每選 2分，錯(cuò)一對(duì)一不得分)(1) Na2SO3 7H20晶體加熱脫水后，強(qiáng)熱過程中質(zhì)量不變。待固體冷卻后溶于水，溶液的堿性比Na2SO3溶液強(qiáng)，所得固體成分可能是()A. Na2s Na2ONa2SO3C. Na2ONa2sNa2SO4B. Na2SO4 Na2OD. Na2sNa2SO3Na2SO4 Na2SO3Na2s2和NaBr3。放電后變?yōu)?Na2s4電源(2)右圖是一種蓄電池的示意圖，被膜隔開的電解質(zhì)分別為和NaBr下面對(duì)該裝置工作過程中敘述正確的是()A.放電過程，甲電極電極反應(yīng)：2s2= Ne= S42B.放電過程，電池反應(yīng)：2s2"+ Br3 = S42 + 3Br-C.充電過程，陽極室流出NaBr3溶液D.充電后向陽極室補(bǔ)充 Na2s4溶液(3)已知 Ksp(Fes)=6.3 10 18, Ksp(Cus)=6.3 10 36, K1 K2 (H2s)=1.3 10 20。向 0.10mol L 1 Fe2+ 和0.10mol L 1 Cu2+的混合溶液中通入 H 2s氣體至飽和(c(H 2S) 0.10mol L 1)°請(qǐng)推斷沉淀生成 情況是下列哪一種()A.先生成CuS沉淀，后生成 FeS沉淀B.先生成FeS沉淀，后生成 CuS沉淀C.先生成CuS沉淀，不生成 FeS沉淀D.先生成CuS沉淀，反應(yīng)一段時(shí)間FeS和CuS同時(shí)沉淀(4)下面是有關(guān)氫硫酸(H2s水溶液)：蒸儲(chǔ)水中通入 H 2s至飽和，敞口存放兩天，明顯失效，但無沉淀；若密閉保存一個(gè)月，既 不渾濁，也不失效。自來水中通入 H2S,出現(xiàn)渾濁現(xiàn)象，因此不能做為H2s飽和溶液使用。根據(jù)以上事實(shí)，判斷以下說法正確的是(A.氫硫酸失效的原因是易被O2氧化B.氫硫酸失效的原因是H 2s易揮發(fā)C.氫硫酸這種試劑一定要現(xiàn)用現(xiàn)制D.自來水中存在著較強(qiáng)的氧化性物質(zhì)(5) PbO2是褐色固體，受熱分解為Pb的+4和+2價(jià)的混合氧化物，+4價(jià)的Pb能氧化濃鹽酸生成C%;現(xiàn)將1mol PbO2加熱分解得到 。2,向剩余固體中加入足量的濃鹽酸得到 C%。反應(yīng)中生成白O。2和C12的物質(zhì)的量之比為 3:2,分解釋放。2后固體的組成及物質(zhì)的量比是()A. 1:1 混合的 Pb3O4, PbOB. 1:2 混合的 Pb02, Pb3O4C. 2:1:4 混合的 PbO2, Pb3O4, PbO D.1:2:4 混合的 PbO2, Pb3O4, PbO第2題(6分)(1)常壓下，27°C混合100mL NO 和100mL含NO2和N2O4的氣體，反應(yīng)生成 6mL N 2O3,氣體體積仍為200mL。問反應(yīng)過程中有多少 mL N2O4轉(zhuǎn)化為NO2?(2)僅由上述實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，不能知道原100 mL氣體中NO 2、N2O4各多少mL,需什么信息就能知道NO 2、N2O4具體體積？第3題（7分）氟酸HOCN和雷酸HONC ,都能發(fā)生水解反應(yīng)（不是氧化還原反應(yīng)），請(qǐng)根據(jù)它們水解產(chǎn)物給出兩種酸中相鄰兩原子間的化學(xué)鍵（單、雙、叁鍵分別以一、=、瞽示）并給出 C、N原子的氧化態(tài)：（1） HOCN 水解產(chǎn)物為 NH3、CO2、H2O（2） HONC水解產(chǎn)物為 NH 2OH （羥氨）、HCOOH第4題（8分）往10mL 0.020mol/L Cu（NH 3） nSO4溶液中滴加 0.020 mol/L硫酸，最終得 Cu2+（aq）。當(dāng)加入溶液體積為10mL、20mL時(shí)先后發(fā)生兩個(gè)完全的反應(yīng)，請(qǐng)寫出兩個(gè)反應(yīng)方程式并計(jì)算Cu（NH 3） n2+的n值。第5題（9分）HN3疊氮酸中N的化合價(jià)（氧化態(tài)）為多少？（1）請(qǐng)寫出，酸性條彳下，N2H5+和HNO 2制備HN 3反應(yīng)的方程式并標(biāo)示出反應(yīng)中N化合價(jià)（氧化態(tài)）的改變；堿性介質(zhì)中，N2H 5OH和NC13生成N3一反應(yīng)的方程式。（2）請(qǐng)寫出HC1O和HN3生成N2反應(yīng)的方程式。并寫出HNO2和HN3反應(yīng)（物質(zhì)的量比為1:1）,生成三種產(chǎn)物，其中一種是H2O的反應(yīng)方程式。第6題(6分)請(qǐng)畫出下列圖形并解釋其含意。(1) 1s態(tài)的界面示意圖。(2) 3dxy電子的幾率密度的示意圖。(3) 3dz2軌道示意圖第7題(14分)有一銅的氧化物屬立方晶系，一類原子處于體心格子，另一類原子，若將立方格子分成八個(gè)等同的小立方體，它們處在 1/2個(gè)小立方體中心。(1)寫出該氧化物的化學(xué)式(2)在下列立方的透視圖中，標(biāo)出 Cu、O原子并給出原子坐標(biāo)(3)若晶胞長a = 426pm,試計(jì)算體密度 D(4)計(jì)算Cu-O間距離L,并解釋晶體銅的配位數(shù)及其和鄰近氧間所形成的幾何圖像(5)畫出沿C軸的垂直投影圖，標(biāo)明 110晶面，計(jì)算其面間距 do(6)若用 入(Cu K a) = 154.18pm的X光測(cè)量110的面間距，計(jì)算其二級(jí)的衍射角。大小。第8題(13分)人們經(jīng)常用電化學(xué)的基本理論和測(cè)定方法求算一些熱力學(xué)函數(shù)變化值，或用已知的熱力學(xué)函 數(shù)值來求得電化學(xué)反應(yīng)的物理量，這些理論和方法的應(yīng)用給解決實(shí)際問題帶來極大方便?，F(xiàn)設(shè)計(jì)以下電池(298K, p°)(Pt) CI2 (g, P°) I HCl(1mol/dm 3)| AgCl(s)小g(s) (+)其中Cl 1 | AgCl(s)小g(s)電極稱為銀-氯化銀電極，是微溶鹽電極，其電極反應(yīng)為：AgCl(s) +eT Ag(s) + Cl (1mol/dm 3),是對(duì) Cl 的可逆電極。已知有關(guān)物質(zhì)的熱力學(xué)數(shù)據(jù)如下：物質(zhì)A 01AfH m /kJ?mol1_1S m/J?mol1 ?<AgCl (s)T27.096.11Ag (s)042.70Cl2 (g)0223.0法拉第常數(shù) F = 9.65 104C?mol1 ,理想氣體常數(shù) R = 8.314 J?mol%(1)根據(jù)該電池正、負(fù)極的電極反應(yīng)，寫出該電池的電池反應(yīng)式(2)求該反應(yīng)的 ArH®m 和 AS®m 和 4G °m, ( 298K , p°)(3)求該電池反應(yīng)的電動(dòng)勢(shì) E及標(biāo)準(zhǔn)電池電動(dòng)勢(shì) E®。已知4G°m = nFE°；ArG = nFE ,其中n為電極反應(yīng)得失電子的物質(zhì)的量。(4)求該電池在可逆放電時(shí)的熱效應(yīng)Qr。Qr等于該反應(yīng)的 &H®m嗎？為什么?(5)已知恒壓下 4S°m = nF(AE/AT), (AE/AT)為電池電動(dòng)勢(shì)的溫度系數(shù)，試求之?(6)求該電池反應(yīng)的平衡常數(shù)K°o(7)根據(jù)題(3)中求得的E2和E的數(shù)值，能否判斷所設(shè)計(jì)的電池是自發(fā)電池還是非自發(fā)電池？若想改變方向，如何進(jìn)行操作?化合物A與鹽酸反應(yīng)生成 B, B經(jīng)氫氧化鈉的醇溶液加熱生成 C（2,3,4-三甲基-2-戊烯）；當(dāng)對(duì)A 進(jìn)行催化加氫時(shí)得到 D,當(dāng)D在光照下與氯反應(yīng)時(shí)， 主要產(chǎn)物為E（2,3,3-三甲基-2-氯-戊烷）。請(qǐng) 給出A、B、C、D、E的結(jié)構(gòu)簡式并對(duì) A、B、D命名。第10題（9分）化合物A與imol鹽酸反應(yīng)生成 B（2,4,5,6-四甲基-4-氯-2-庚烯）；與酸性高鎰酸鉀反應(yīng)生成丙酮和C各imol,完成下列反應(yīng)式，請(qǐng)給出 A、B、C的結(jié)構(gòu)簡式并對(duì) A、C命名。第11題（8分）完成下述反應(yīng)式，逐步寫出這個(gè)反應(yīng)的反應(yīng)機(jī)理。（8分）HBrCHOH I CH32013年北京市高中化學(xué)競賽(高二試題)參考答案(2013-03-14)第1題(12分)(單選或多選，每選 2分，錯(cuò)一對(duì)一不得分)(1) D B (3) C (4) B & D (5) A第2題(6分)(1) 生成6mL N2O3,必消耗6mL NO和6mL NO2,因反應(yīng)前后，氣體體積未變，表明6mL NO必是6mL N 2O4分解得到的。(3分)(2) 需要信息：常壓下，27°C NO 2和N2O4氣體的平均分子量常壓下，27 °C N2O4 = 2NO2氣體的平衡常數(shù)(3分)其他答案符合題意也可。第3題(7分)(3分)(4分)(1)產(chǎn)物中N的氧化態(tài)為-3, C的氧化態(tài)為+4,所以 +4 - 3 H O一 C 三 N(2)產(chǎn)物中的N的氧化態(tài)為-1, C的氧化態(tài)為+2,所以-1 +2H-O-N=C第4題(8分)兩個(gè)反應(yīng)的反應(yīng)方程式是：生成 Cu(OH) 2及Cu(OH) 2轉(zhuǎn)化為Cu2+(aq)Cu(NH 3) n2+ + (n-2) H+ + 2H 2O = Cu(OH) 2 + n NH 4+Cu(NH 3) n2+ 為 0.020 mol/L >0.010 L = 2.010 4 molH2SO4 中 H+為 0.020 mol/L >2 >0.010 L = 4.010r4 mol反應(yīng)中 Cu(NH 3) n2+: H + = 1:2即 n - 2 = 2,所以 n = 4 為 Cu(NH 3)產(chǎn)(5 分)Cu(OH) 2 + 2 H + = Cu2+ + 2H2OCu(OH) 2 為 2.0 >10 4 molH2SO4 中 H+為 0.020 mol/L >2 >0.010 L = 4.01位 4 mol (3 分)第5題（9分）(1) - 1/3；+3-2HNO3+ N2H5 = HN3 + H+ + 2H2O(5分)N2H5OH + NCl 3 + 4OH = N3 + 3Cl + 5H 2O(2) 2 HN3 + HClO = 3N 2 + Cl + H2O(4分)HN3 + HNO 2 = N2 + N2O + H2O第6題（6分）（2）運(yùn)動(dòng)在3dxy軌道上的y以r為半徑的球內(nèi)1s電子出現(xiàn)的(2)1s態(tài)界面圖幾率為90%(2分)電子出現(xiàn)的幾率密度z(3)一+x十3dxy 2(2分)描述單個(gè)電子處在狀態(tài)函數(shù)的圖像。第7題（1(1/2 1/2 1/2)一 CuO O(1)Cu 2O3dz2運(yùn)動(dòng)時(shí)(2分)(1分)O: (0 0 0),Cu： (1/4 1/4 1/4) , (1/4 3/4 3/4), (3/4 1/4 3/4)(3/4 3/4 1/4)或(3/4 1/4 1/4), (1/4 3/4 1/4) , (1/4 1/4 3/4),(3/4 3/4 3/4)(5分)(1分)(3) D = 4 )63.5+2M6/6 W23x(4.26)3 >0-24 = 6.0 (g/cm3)(4) L = 3 1/2a/4 = 4.26 1.733/4 = 183Pm。21/2/2 = 301.18pm0= 30.79(2分)(3分)(2分)第8題(13分)(1) 電極反應(yīng)極 C(1mol/dm3) e 4Cl2(g，pflr)(+)極 AgCl(s) + e * Ag(s) + C(1mol/dm 3)電池反應(yīng)AgCl(s)* Ag(s) + -1Cl2(g, P)(3 分)1(2) ArH m=AfH m (Ag, s) + 1/2 AfH m (Cl2, g)-陽 m(AgCl, s) = 127.0(kJ?mol )_ O _ O _ O_ O_ _1 _ 1ArS m = 1/2 S m(Cl2, g) + S m(Ag, s) S m(AgCl, s) = 58.09( J?mol "K 一)AG0m = & H°m -T AS0m = 127.0103 298 58.09 = 109.7 (kJ?mol 1(3 分)(3)根據(jù)題給條件：E = E° =乙G'/nF = T09.7 103 / 9.65 104 = T.137V(1 分)(4)根據(jù)熱二律的數(shù)學(xué)表達(dá)式AS>Q/T,可逆條件下 與=Qr/T._ _1Qr = TAS = TArS m = 298 58.09 = 17311 J?mol該反應(yīng)中Qr w rH°m,&H®m為T,p2,非體積功 W' = 0的反應(yīng)熱；而Qr為T, p°, W' w幻色功)可逆放電時(shí)的熱效應(yīng)。(2分)(5)溫度系數(shù)(AE/AT) = ArS°m /nF = 58.09/ 9.65 104 = 6.02 1(X4 V/K(1 分)(6) K2= exp (nFE °/RT) = exp 1 9.65 104X(1137)/8.314 298 = 5.84 10 及 (1 分)(7)因E = E° = -1.137V, E < 0說明該電池是非自發(fā)電池。欲使其變?yōu)樽园l(fā)電池，只要把正、負(fù)極交換位置即可。此時(shí)電池反應(yīng)為Ag(s) + 1/2C1 2T AgCl (s)反應(yīng)(2分)第9題(8分)1,2-二甲基-1-異丙基-環(huán)丙烷2,3,4-三甲基-3-氯-戊烷每個(gè)結(jié)構(gòu)式1分，每個(gè)命名1分HOOC回A： 1-甲基-2-異丙基-1-異丁烯基-環(huán)丙烷C 1-甲基-2-異丙基-環(huán)丙基甲酸B 1分，其他每個(gè)2分第11題（8分）CH-OH>I CH3H2O除起始物外每個(gè)結(jié)構(gòu) 1分，每個(gè)箭頭1分，箭頭起落位置應(yīng)正確,方向應(yīng)正確。只寫一步澳取代不得分