1、2009年北京市高中学生化学竞赛试卷（高中二年级）2009年4月19日下午 14：00-16：00 北 京题号12345678910总分满分10888862212108100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：HCNONaSClCo
2、CuAgBa1.00812.0114.0116.0022.9932.0735.4558.6963.55107.9137.3第1题 单选择题（10分）1某无色溶液中可能含有Na、Ba2、Cl、Br、SO32、SO42离子中的若干种，依顺序进行下列实验，且每步所加试剂均过量，观察到的现象如下：步骤操作现象1用pH试纸检验溶液的pH大于72向溶液中滴加氯水，再加入CCl4振荡，静置CCl4层呈橙色3向所得水溶液中加入Ba(NO3)2溶液和稀HNO3有白色沉淀产生4过滤，向滤液中加入AgNO3溶液有白色沉淀产生下列结论正确的是 （ A ）。A肯定含有的离子是B肯定没有的离子是C不能确定的离子是D不能确
3、定的离子是2向2mL 0.5mol/L的FeCl3溶液中加入3mL 3mol/L KF溶液，FeCl3溶液褪成无色，再加入KI溶液和CCl4振荡后静置，CCl4层不显色，则下列说法正确的是( B )AFe3不与I发生反应BFe3与F结合成不与I反应的物质CF使I的还原性减弱DFe3被F还原为Fe2，使溶液中不再存在Fe33下列四种情况分别表示过程的焓变、熵变，则逆过程不能自发的是( C )AH0 S0BH0 S0CH0 S0DH0 S0 425时浓度都是1 molL1的四种正盐溶液：AX、BX、AY、BY；AX的溶液pH=7且溶液中c(X)=1 molL1，BX的溶液pH=4，BY的溶液pH=
4、6。下列说法正确的是( A )A电离平衡常数KBOH小于KHYBAY溶液的pH小于BY的pHC稀释相同倍数，溶液pH变化BX小于BYDAY溶液的pH小于75次磷酸是强还原剂，加入到CuSO4溶液中，加热到4050，析出红棕色的固体M，经鉴定反应后的溶液是磷酸和硫酸混合物。M的主要性质如下：60以上分解成Cu和一种气体，可以在Cl2中燃烧，与盐酸反应放出气体，则M的化学式是( D )ACu2SBCu2OCCu3P2DCuH 第2题（8分）SO3和NaCl作用生成Cl2被认为是由以下几个反应构成，请分别写出反应方程式（1）40C 100C，SO3和NaCl生成氯磺酸钠 SO3 + NaCl = N
5、aSO3Cl（2）氯磺酸钠230C分解生成Na2S2O7、NaCl、SO2、Cl2 3 NaSO3Cl = Na2S2O7 + NaCl + SO2 + Cl2（3）400C Na2S2O7和NaCl反应生成 Na2SO4、SO2、Cl2 2 Na2S2O7 + 2 NaCl = Na2SO4 + SO2 + Cl2（4）总反应式2 NaCl + 2 SO3 = Na2SO4 + SO2 + Cl2第3题（8分）称取2.379 g金属化合物（化学式为MaXbcH2O），用过量SOCl2（bp 78C）脱去其结晶水，得到MaXb，逸出气体（过量SOCl2已冷冻除去）溶于HCl和H2O2的混合液，
6、加沉淀剂得到14.004 g沉淀（一种难溶物，其中S的质量分数为13.74%）。另取1.1906 g原化合物溶于水配制成100.00 mL溶液，吸取20.00 mL和AgNO3反应得到0.287 g白色沉淀。根据计算给出原化合物的化学式。脱水反应式：SOCl2 + H2O = SO2 + 2 HCl 或 MaXbcH2O + cSOCl2 = MaXb + c SO2 + 2c HClSO2被H2O2氧化成SO42，沉淀剂为BaCl2，得14.004 g BaSO4（S质量分数为13.74%）M（）= 32.07/13.74 = 233.4 或用相对原子量计算也可14.004 g/233.0（
7、g/mol）= 0.060 mol 即样品中含有0.060 mol 的H2O0.060 mol 18.0 g/mol = 1.080 g（H2O）样品中MaXb质量为 2.379 g 1.080 g = 1.299 g由此求得：1.190 g MaXbcH2O中含MaXb 质量为1.2991.019/2.379 = 0.650 g20 mL试液中含MaXb为0.650 g 5 = 0.130 g 加AgNO3的白色沉淀为AgCl，其物质的量为0.287/143.4 = 2 103 mol 说明MaXb中含Cl 为0.071 gMaXb 中M质量为0.1300.071 = 0.059 g，Cl为
8、0.071 g，由原子量表可知MaXb 为CoCl2原化合物为CoCl26H2O第4题（8分） 请根据等电子原理，将相应物质的化学式填入下列表格的空格中：CH4C2H6CO32CO2C2O42COCNC22NH4+ N2H62+NO3NO2+N2O4N2N2NO+查得PbI2在水中和在不同浓度（mol/100 g H2O）KI溶液中的溶解度（105 mol/100 g H2O）如下表KI00.0300.0600.1000.1500.2000.2500.3000.350PbI216.416.534.604.014.425.496.758.1710.23请说出PbI2溶解度随c(KI) 增大而改变
9、的原因。PbI2为难溶物，开始随溶液中c(I)增大溶解量下降，后因PbI2和I反应生成可溶物，溶解量增大。第5题（8分）经X射线分析鉴定，某一离子晶体属于立方晶系，其晶胞参数a = 403.1 pm。晶胞顶点位置为Ti4+ 所占，体心位置为Ba2+ 所占，所有棱心位置为O2所占。请据下图回答或计算：（1） 用分数坐标表达诸离子在晶胞中的位置：（2） 写出此晶体的化学组成：BaTiO3（3） 指出晶体的点阵型式、结构基元：简单立方；BaTiO3（4） 指出Ti4+ 的氧配位数与Ba2+ 的氧配位数及O2的配位情况：Ti4+ 6个O2；Ba2+ 12个O2；2个Ti4+ 和4个Ba2+（5） 计算
10、两种正离子半径值：（6） Ba2+ 和O2联合组成哪种型式堆积：A1 型，ccp 第6题（6分）使用价电子对互斥理论，推测下列分子构型，并画出示意图。ICl2 ICl4 IF3 IF5第7题（22分）有机物A、B、C，分子式均为C5H8O2，有关的转化关系如下图所示。A的碳链无支链，且1mol A能与4mol 银氨溶液完全反应。请给出A、B、C、D、E、F、G、H、I的结构简式。第8题（12分）已知在K2CrO4的溶液中存在着如下的平衡：2CrO42 + 2H+ Cr2O72 + H2O， 平衡常数 K=1014 （1）浅黄色难溶化合物BaCrO4和过量的硫酸作用后，能产生白色沉淀，则有关的离
11、子方程式为： 2 BaCrO4 + 2 H+ + 2 SO42 = 2 BaSO4 + Cr2O72+ H2O（2）向K2Cr2O7溶液中加入Pb(NO3)2并充分搅拌后，溶液的pH明显降低，其原因是：Cr2O72 和Pb2+、H2O反应，生成难溶物PbCrO4，同时放出H+（3）用0.05mol K2Cr2O7配制成1 L K2CrO4溶液，其中Cr2O72的浓度小于105mol/L。则配制时除K2Cr2O7、H2O外还用到的试剂是：KOH ，溶液的pH应：大于8.5 (填大于、等于或小于多少)。（4）在碱性(c OH = 1 mol/L)介质中铬和过氧化氢分别有如下的元素电势图： 把H2O
12、2写成HO2的原因是：H2O2显弱酸性，在强碱介质中以HO2为主要存在型体； 向KCr(SO4)溶液中，加过量的NaOH和过量的H2O2，则HO2参与反应的离子方程式为：2 Cr(OH) 4 + 3 HO2 = 2 CrO42 + 5 H2O + OH 或 2 Cr3+ + 3 HO2 + 7 OH = 2 CrO42 + 5 H2O2 HO2 = O2 + 2OH第9题（10分）通常空气中CO允许浓度是5 106，最高可忍受的水平是50 106。在甲烷燃烧器里常发生如下反应：CH4(g) + 2O2(g) CO2(g) + 2H2O (g) （A） CH4(g) + 3/2O2(g) CO(
13、g) + 2H2O (g) （B） 当燃烧器的调节不当时有引起CO中毒的危险。现已知下列数据（298K，P下）：物质CH4 (g)O2 (g)CO2(g)CO(g)H2O(g)fm (kJ/mol)-74.90-393.6-110.5-241.8Sm (J/molK)186.2205.0213.6197.6188.7并已知下列有关公式：rGmrm -Tr Sm； rGm -RTlnK请求算并解答下列问题：（1） 假设fm、Sm的数值均不随温度发生变化，试计算T1500K下反应的（A）、（B）的rGm（A）、rGm（B）对A反应 rm(A) =fm(CO2,g) + 2rm(H2O,g)fm(C
14、H4,g) = -802.2（kJ/mol） rSm(A) = Sm (CO2,g) + 2 Sm (H2O,g) Sm (CH4,g) 2 Sm (O2,g) = -5.2（J/molK） rGm(A)=rm(A)-Tr Sm(A) = -802.2 1000 1500 (-5.2) = -794500（J/mol）同理对B反应 rm (B) = -519.2（kJ/mol） rSm(B) = 81.3（J/molK） rGm(B) = -641150（J/mol）（2） 求反应（A）、（B）在1500K下的标准平衡常数KA、KBlnK(A) = -rGm(A)/RT K(A) = 4.62
15、 1027lnK(B) = -rGm(B)/RT K(B) = 2.13 1022（3） 由（2）题得出的信息说明下列问题： 该条件下，（A）、（B）反应是否完全？达平衡时有人认为n(CH4) 0，是否合理？因K(A)和K(B)都很大，可视为反应十分完全，达平衡时n(CH4) 0合理。 平衡时，n(CO2)和n(CO)之间的关系如何？（写出， K(B) n(CO2) n(CO)（4） 当反应条件在T=1500K，P时，进入燃烧器的空气量维持物质的量的比例CH4：O2 =1：2，当达到平衡时，CO的物质的量分数x(CO)为7.6 105；若反应前后总物质的量可视为不变。请计算当燃烧产生的烟中的水
16、蒸气从1500K冷却到室温后，水蒸汽凝结，致使气相中的总物质的量由n总 =11变成n总 =9，此时烟里的CO的浓度x(CO)为多少？（用106表示）有CO中毒的危险吗？。因达平衡时气相中x(CO) = 7.06 105，则水蒸汽凝结后使气相中的物质的量的总数由n总 =11变成n总 =9。 x(CO) = 7.06 105 11/9 = 86.3 106此值大于50 106有引起中毒的危险第10题（8分）在298K时，当SO2在1升CHCl3中有1 mol时，液面上SO2平衡分压为53.7 kPa；当SO2在1升H2O中总量达1.0 mol时，液面上SO2分压为70.9 kPa；此时SO2在水中
17、有13电离成H和HSO3。 如今将SO2通入一个放有1升CHCl3和1升H2O的5升容器中。其内无空气，在298K达平衡时，已知1升H2O中的SO2总量达0.200 mol；此时H2O中的SO2有25电离，试求通入此5升容器中的SO2共为多少摩尔？CHCl3相中 k m = p(SO2) /m = 0.53/1.0 = 0.53 （53.7kPa/101kPa = 0.53，70.9 kPa /101 kPa = 0.70）H2O相中 k m = p(SO2) /m ，而H2O中SO2未电离浓度m = 1.0 （1.000.13）= 0.87 k m = p(SO2) /m = 0.70 /0.87 = 0.80气相中：p(SO2) = k m 0.2（10.25）= 0.80 0.2 0.75 = 0.121 Pn(g) = pV / RT = 0.121 3 / 0.08205 298 = 0.0148 moln(CHCl3) = p(SO2) / k m = 0.121/0.53 = 0.228 mol已知 n(H2O) = 0.200 mol所以 n(SO2) = n(CHCl3) + n(g) + n(H2O) = 0.200 + 0.228 + 0.0148 = 0.443 mol