全国高中学生化学竞赛 陕西赛区 初赛试题

2013年全国高中学生化学竞赛（陕西赛区）初赛试题共 8 页
2013年全国高中学生化学竞赛（陕西赛区）初赛试题
第I卷
题号一二三四五六七八九十十一总分
满分7 8 8 6 5 6 4 6 7 6 7 70 得分
●考试时间：8：30—l0：20（I卷），10：30—l1：40（II卷）。

迟到超过半小时者不得进考场。

开始考试后1小时内不得离场。

●试卷装订成册，不得拆散。

所有解答必须写在指定位置。

不得用铅笔及红笔填写。

●市区、准考证号、姓名和所属学校必须写在首页左侧指定位置，写在其他地方者按废卷处理。

●允许使用非编程计算器以及直尺等文具。

H 1.008 相对原子质量He
4.003
Li 6.941
Be
9.012
B
10.81
C
12.01
N
14.01
O
16.00
F
19.00
Ne
20.18
Na 22.99
Mg
24.31
Al
26.98
Si
28.09
P
30.97
S
32.07
Cl
35.45
Ar
39.95
K 39.10
Ca
40.08
Sc
44.96
Ti
47.88
V
50.94
Cr
52.00
Mn
54.94
Fe
55.85
Co
58.93
Ni
58.69
Cu
63.55
Zn
63.39
Ga
69.72
Ge
72.61
As
74.92
Se
78.96
Br
79.90
Kr
83.80
Rb 85.47
Sr
87.62
Y
88.91
Zr
91.22
Nb
92.91
Mo
95.94
Tc
[98]
Ru
101.1
Rh
102.9
Pd
106.4
Ag
107.9
Cd
112.4
In
114.8
Sn
118.7
Sb
121.8
Te
127.6
I
126.9
Xe
131.3
Cs 132.9
Ba
137.3
La-Lu
Hf
178.5
Ta
180.9
W
183.8
Re
186.2
Os
190.2
Ir
192.2
Pt
195.1
Au
197.0
Hg
200.6
Tl
204.4
Pb
207.2
Bi
209.0
Po
[210]
At
[210]
Rn
[222]
Fr [223]
Ra
[226]
Ac-Lr Rf Db Sg Bh Hs Mt
一、（7分）某铵态氮肥由W、X、Y、Z等4种短周期元素组成，其中W的原子半径最小。

I．若Y、Z同主族，ZY
2
是形成酸雨的主要物质之一。

（1）（1分）将X、Y、Z的元素符号填在右图所示元素周期表（局
部）中的相应位置上。

（2）（1分）X的最髙价氧化物对应水化物的稀溶液与铜反应的化
学方程式为 。

（3）（2分）一定条件下，1mol XW3气体与O2完全反应生成X元素的单质和液态水，放出 382.8 kJ热量。

该反应的热化学方程式为 。

（4）（1分）该氮肥的名称是（填一种）。

II．
（5）HR是一元酸。

室温时，用0.250 mol·L-1 NaOH溶液滴
定25.0 mL HR溶液时，溶液的pH变化情况如右图所示。

其中，a
点表示两种物质恰好完全反应。

①（1分）右图中x______7（填“>”、“<”或“=”）。

②（1分）室温时，HR的电离常数K a= （填数值）。

二、（8分）试回答下列问题：
（1）（1分）Mg在N2中燃烧生成离子化合物氮化镁，写出氮离子的结构示意图。

（2）（2分）10 mL 0.1 mol·L−1 NH4Al(SO4)2溶液中，c(NH4＋) + c(Al3＋)c(SO42－)
（填“＞”、“＜”或“＝”），若向该溶液中滴加等浓度NaOH 溶液30 mL ，此时铝元素的主要存在形式为 。

（3）（5分）将氯化氢催化氧化可以制得氯气：HCl + O 2 → H 2O
+ Cl 2。

右图是当n (HCl) :
n (O 2)＝1:1条件下，反应温度和压强变化对HCl 平衡转化率的影响曲线。

①（2分）已知：2H 2(g) + O 2(g)＝2H 2O(l) ΔH ＝－a kJ·mol －
1；
H 2(g) + Cl 2(g) ＝ 2HCl(g) ΔH ＝－b kJ·mol －
1
请写出氯化氢催化氧化的热化学方程式： 。

②（1分）K A 和K B 分别表示A 、
B 两点的平衡常数，则K A K B 。

（填“＞”、“＜”或“＝”）。

③（1分）若n (HCl) : n (O 2)＝4:1，
HCl 的转化率将 （填“增加”、“减少”或“不变”）。

④（1分）v B 和v C 分别表示B 、C 两点的反应速率，则v B v C （填“＞”、“＜”或“＝”）。

三、（8分）Q 、W 、X 、Y 、Z 为五种原子序数递增的短周期元素。

已知：
① Q 原子核外电子数等于电子层数，且与W 组成的化合物是沼气的主要成份； ② W 与Y 、X 与Y 组成的化合物是机动车排出的大气污染物； ③ Y 与Z 能形成电子总数为30和38的两种离子化合物。

（1）（2分）W 在周期表的位置 ；电子数为38的Y 与Z 形成化合物的电子式 ；
（2）（1分）工业合成XQ 3，ΔH <0；下列措施即能加快反应速率，又能使原料转化率一定都提高的是________。

A ．升高温度
B ．加入高效催化剂
C ．增大反应体系压强 （3）（1分）标准状况下22.4LX 的气态氢化物，与0.5L 1mol/L 的X 的最高价氧化物的水化物反应，所得碱性溶液中离子浓度由大到小顺序是： ________ (用化学式表示）；
（4）（4分）25℃时，pH = a ，体积为V a L 的X 的最价氧化物对应水化物与pH = b ，体积为V b L 的Z 的最高价氧化物对应水化物混合，恰好中和，且已知：V a <V b ，2a = b 。

请讨论下列问题：
① a 能否等于3： （填“能”或“否”）
；其理由是： 。

② a 能否等于5： （填“能”或“否”） ③ a 的取值范围是 。

四、（6分）利用转炉煤气[CO （60~80%）、CO 2（15~20%）及微量N 2等]及硫酸工业尾气中的SO 2，生产保险粉（Na 2S 2O 4）的部分工艺流程如下：
（1）（1分）转炉炼钢时，存在反应：FeC 3(s)+ CO 2(g)
2CO(g) + 3Fe(s)，其平衡常数表达式为K = 。

（2）（1分）煤气净化时，先用水洗再用NaOH 溶液洗涤，其目的是 。

（3）（2分）从滤液中回收甲醇的操作方法是 ；还可回收的盐
类物质是 （只写一种化学式）。

（4）（1分）合成保险粉反应的化学方程式为 。

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（5）（1分）保险粉、H2O2均可用于纸桨漂白剂，写出保险粉与过量的H2O2在水溶液中反应生成硫酸盐等物质的离子方程式。

五、（5分）次硫酸氢钠甲醛（x NaHSO2•y HCHO•z H2O）俗称吊白块，在印染、医药以及原子能工业中有广泛应用。

它的组成可通过下列实验测定：
①准确称取1.5400 g样品，完全溶于水配成100 mL溶液；
②取25.00 mL所配溶液经AHMT分光光度法测得甲醛物质的量浓度为0.10mol•L－1；
③另取25.00mL所配溶液，加入过量碘完全反应后，加入BaCl2溶液至沉淀完全，过滤、洗涤、干燥至恒重得到白色固体0.5825 g。

次硫酸氢钠甲醛和碘反应的方程式如下：
x NaHSO2•y HCHO•z H2O + I2→ NaHSO4 + HI + HCHO + H2O（未配平）
（1）（1分）生成0.5825 g白色固体时，需要消耗碘的质量为。

（2）（1分）若向吊白块溶液中加入氢氧化钠，甲醛会发生自身氧化还原反应，生成两种含氧有机物，写出该反应的离子方程式。

（3）（3分）通过计算确定次硫酸氢钠甲醛的组成（写出计算过程）。

六、（6分）A、B、C、D、E、F、G、H、I、J均为有机化合物，根据下图中物质转化关系回答问题：
（1）（2分）B和C均为有支链的有机化合物，B的结构式为；C在浓硫酸作用下加热反应只能生成一种烯烃D，D的结构简式为 。

（2）（1分）G能发生银镜反应，也能使溴的四氯化碳溶液褪色，则G的结构简式为。

（3）（1分）写出⑤的化学反应方程式。

⑨的化学反应方程式。

（4）（1分）①的反应类型，⑦的反应类型。

（5）（1分）与H具有相同官能团的H的同分异构体的结构简式为。

七、（4分）现有A、B两种有机化合物，已知：
① B可以看成A中一个氢原子被氨基取代得到；
② 它们的分子中氢原子的质量分数相同，相对分子质量都不超过170，A中碳元素的质量分数为72.00%；
③ 它们都是一取代苯，分子中都没有甲基，都有一个羧基。

请回答：
（1）（1分）A、B的分子中氢元素的质量分数都是__________。

（2）（1分）A的结构简式是_________，B的分子式是。

（3）（1分）C与A互为同分异构体，分子中也没有甲基，但苯环上有两个处于对位的取代基，能发生银镜反应，也能在一定条件下发生消去反应，则C与银氨溶液反应的化学方程式是。

（4）（1分）B有一同分异构体D是某芳香烃发生硝化反应生成的唯一一种一硝基取代物（硝基连在苯环上），则D的结构简式是。

八、（6分）新型锂离子电池材料Li2MSiO4（M为Fe、Co、Mn、Cu等）是一种发展潜力很大的电池电极材料，工业制备Li2FeSiO有两种方法。

方法一：固相法。

2Li2SiO3 + FeSO4Li2FeSiO4 + Li2SO4 + SiO2
方法二：溶胶－凝胶法。

（1）（1分）固相法中制备Li2FeSiO4过程采用惰性气体氛围，其原因是。

（2）（2分）溶胶－凝胶法中，检查溶液中有胶体生成的方法是；生产中生成1 mol Li2FeSiO4，整个反应过程中转移电子的数目为。

（3）（3分）以Li2FeSiO4和嵌有Li的石墨为电极，含锂的导电固体作电解质，构成电池
的总反应式为：Li2FeSiO4 Li + LiFeSiO4，该电池放电时的正极反应式为。

九、（7分）信息时代产生的大量电子垃圾对环境构成了极大的威胁。

某“变废为宝”学生探究小组将一批废弃的线路板简单处理后，得到红色金属M和金属E，并进行如下框图所示转化，获得高效净水剂K2EO4：
（答题时，化学式及化学方程式中的M、E均用所对应的元素符号表示）
（1）（1分）写出M溶于稀H2SO4和H2O2混合液的离子方程式：。

（2）（1分）检验X中阳离子的方法和现象是。

（3）（2分）某同学取X的溶液在空气中放置后，酸化并加入KI和淀粉溶液，溶液变为蓝色。

写出与上述变化过程相关的离子方程式：。

（4）（1分）由MSO4的蓝色溶液经一系列操作可获得蓝色晶体，这些操作中用到的实验仪器除酒精灯、蒸发皿、铁架台外，还需用到的玻璃仪器有（填写名称）。

（5）（2分）某同学利用H2还原MO来测定M的相对原子质量，下图是测定装置示意图，A中试剂是盐酸。

①（1分）仪器B中应装入，装置D的作用是。

②（1分）连接好装置并检验装置的气密性后，应首先“加热反应管E”还是“从A瓶中
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逐滴加入液体” ，在这两步之间还应进行的步骤是 。

十、（6分）氯气对居民饮用水进行消毒已有百年历史，但科学研究表明，用氯气对自来水消毒时，氯气能和水中的微量有机物反应生成氯代物等多种有毒物质。

因此，逐步被具有
不同优点的铁酸钠（Na 2FeO 4）
、氯胺（NH 2Cl ）、二氧化氯（ClO 2）等消毒剂所替代。

　
（1）（1分）氯胺（NH 2Cl ）比次氯酸稳定，可与水作用逐步产生次氯酸，写出氯胺与水反应的化学方程式： 。

（2）（1分）高铁酸钠（Na 2FeO 4）既能杀菌消毒，又可净化水，其原因是： 。

（3）（4分）亚氯酸钠（NaClO 2）也是一种重要的含氯消毒剂，主要用于水的消毒以及砂糖、油脂的漂白与杀菌。

以下是过氧化氢法生产亚氯酸钠的工艺流程图。

提示：NaClO 2的溶解度随温度升高而增大，适当条件下可结晶析出NaClO 2·3H 2O ；纯ClO 2易分解爆炸，一般用稀有气体或空气稀释到10%以下安全。

①（1分）在发生器中鼓入空气的作用可能是 （填下列字母序号）。

A ．将SO 2氧化成SO 3，增强酸性 B ．稀释ClO 2以防爆炸 C ．将NaClO 2氧化成ClO 2 ②（3分）吸收塔的温度不能超过20℃，其目的是 。

吸收塔内发生反应的化学方程式为 。

十一、（7分）MnO 2是碱锰电池材料中最普通的正极材料之一，在活性材料中MnO 2加入CoTiO 3纳米粉体，可以提高其利用率，优化碱锰电池的性能。

（1）（1分）写出基态Mn 原子的核外电子排布式 。

（2）（2分）CoTiO 3晶体结构模型如图所示。

在CoTiO 3晶体
中，1个Ti 原子，1个Co 原子周围距离最近的O 原子数目分别为 个、 个。

（3）（2分）二氧化钛（TiO 2）是常用的、具有较高催化活性和稳定性的光催化剂，常用于污水处理。

O 2在其催化作用下，可
将CN －氧化成CNO －，进而得到N 2。

与CNO －
互为等电子体的分
子离子化学式分别为 、 （各写一种）。

（4）（2分）三聚氰胺是一种含氮化合物，其结构简式为
N
N
N NH 2N
H 2N
H 2。

三聚氰胺分
子中氮原子轨道杂化类型是 ，1 mol 三氯氰胺分子中σ键的数目为 。

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第II卷
题号一二三四五总分
满分8 4 3 9 6 30 得分
●考试时间：10：30——l1：40。

●试卷装订成册，不得拆散。

所有解答必须写在指定位置。

不得用铅笔及红笔填写。

●市区、准考证号、姓名和所属学校必须写在首页左侧指定位置，写在其他地方者按废
卷处理。

●允许使用非编程计算器以及直尺等文具。

H 1.008 相对原子质量He
4.003
Li 6.941
Be
9.012
B
10.81
C
12.01
N
14.01
O
16.00
F
19.00
Ne
20.18
Na 22.99
Mg
24.31
Al
26.98
Si
28.09
P
30.97
S
32.07
Cl
35.45
Ar
39.95
K 39.10
Ca
40.08
Sc
44.96
Ti
47.88
V
50.94
Cr
52.00
Mn
54.94
Fe
55.85
Co
58.93
Ni
58.69
Cu
63.55
Zn
63.39
Ga
69.72
Ge
72.61
As
74.92
Se
78.96
Br
79.90
Kr
83.80
Rb 85.47
Sr
87.62
Y
88.91
Zr
91.22
Nb
92.91
Mo
95.94
Tc
[98]
Ru
101.1
Rh
102.9
Pd
106.4
Ag
107.9
Cd
112.4
In
114.8
Sn
118.7
Sb
121.8
Te
127.6
I
126.9
Xe
131.3
Cs 132.9
Ba
137.3
La-Lu
Hf
178.5
Ta
180.9
W
183.8
Re
186.2
Os
190.2
Ir
192.2
Pt
195.1
Au
197.0
Hg
200.6
Tl
204.4
Pb
207.2
Bi
209.0
Po
[210]
At
[210]
Rn
[222]
Fr [223]
Ra
[226]
Ac-Lr Rf Db Sg Bh Hs Mt
一、（8分）已知某元素的原子序数是26，该元素二价离子可以分别与CN－和H2O形成配离子，回答下列问题。

（1）写出该元素二价离子的电子组态，并指出它属于那种离子电子构型。

（2）写出形成配离子的化学式，并画出其结构。

（3）在配离子中，中心离子的杂化类型分别是数目？
（4）说明它们的磁性和稳定性强弱
二、（4分）高铁电池的负极材料是Zn，正极材料是K2FeO4，电解质溶液是KOH水溶液。

（1）写出该电池的电极反应和电池反应。

（2）写出计算该电池电动势的表达式。

三、（3分）蒄（亦称晕苯）是一种D6h对称的正六边形盘状多环芳烃，其碳架是石墨烯的一部分，常被作为石墨烯的模型分子进行研究。

蒄及其衍生物在有机光电材料领域具有重要应用。

从形式上看，蒄的碳架结构可以看成是以苯环为核心，在其外围缠绕一圈六角形。

再以蒄为核心，在蒄的外围缠绕一圈六角形则形成晕蒄。

以此类推，缠绕n圈便得到[n]重晕蒄（[n]circumcoronene）同系列。

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回答些列问题：
（1）找出蒄分子中全部对称元素；
（2）写出[n]重晕蒄同系列的分子式的通式。

四、（9分）达菲是治疗流感的重要药物之一。

最近，中科院上海有机所马大为教授研究组设计了一条简捷的路线，成功合成了左旋达菲（(-)-Oseltamivir），具有重要的工业生产价值。

回答些列问题：
（1）第1步反应中的催化剂DMAP是4－(N,N－二甲基)吡啶，请画出其结构；
（2）一般烯烃的反式异构体比顺式异构体稳定，而产物B却比其反式异构体B'稳定，简述理由；
（3）合成路线的第2步和第4步中，分别涉及C和F两种试剂，画出它们的结构；
（4）合成路线的第2步中，采用了一种手性有机小分子催化剂Cat.*，其结构为：
该化合物与一种常见氨基酸的构型相同。

事实上，该化合物就是以此种氨基酸为原料合成的。

写出此种氨基酸的名称或结构；
（5）第2步反应中还有一种副产物D'生成，D'为D的非对映异构体，画出D'的立体结构；
（6）标出左旋达菲（(-)-Oseltamivir）分子中手性碳原子的构型（用R、S表示）；
（7）第3步反应是合成中的关键步骤之一，请推测该步反应的机理。

五、（6分）ReO3晶体中，各原子的分数坐标如下：Re(0,0,0)；O(1/2,0,)，(0,1/2,0)，(0,0,1/2)；
（1）指出ReO3的点阵形式；
（2）确定Re的配位数，并指出Re占据了O的哪种空隙？哪类空隙未被占据？
（3）指出ReO3晶体结构与钙钛矿结构的关系。