2009年全国高中学生化学竞赛(陕西赛区)初赛试题.

2009年全国高中学生化学竞赛（陕西赛区）初赛试题

第I卷

一、（6分）已知固体化合物A由NaHCO3、KHCO3、MgCO3、CaCO3四种物质中的两种混合而成。请通过计算和推理回答下列问题：[n(A)表示A的物质的量；m(A)表示A的质量]

1．（4分）取A与足量的盐酸反应： （1）（2分）若n(A)为定值，生成气体的量即为定值，则A的可能组成有 种； （2）（2分）若m(A)为定值，生成气体的量即为定值，则A的可能组成是（填化学式） 、 、 、 、 （可以不填满）。请用简单的文字说明你判断的原因： 。

2．（2分）若先将A加热，剩余固体再与足量的盐酸反应，且先后两次产生的气体分别通人足量的澄清石灰水中生成的沉淀均为10.0g，则n(A)= mol；A的组成为 。 二、（7分）今有一混合物的水溶液，可能含有以下离子中的若干种：K+、Al3+、Fe3+、

－－－

、SO42，现取两份l00mL溶液进行如下实验： Mg2+、Ba2+、NH4+、Cl、CO32。

（1）第一份加过量NaOH溶液加热后，只收集到气体0.02mol，无沉淀生成，同时得到溶液甲；

（2）在甲溶液中通人过量CO2，生成白色沉淀，沉淀经过滤、洗涤、灼烧，质量为l.02g；

（3）第二份加足量BaCl2溶液后，得白色沉淀，沉淀经足量盐酸洗涤、干燥后，质量为11.65g。[已知：NaAlO2+CO2+H2O=Na2CO3+Al(OH)3]

根据上述实验回答： 1．（2分）一定不存的离子是 ，不能确定是否存在的离子是 。 2．（2分）试确定溶液中肯定存在的阴离子及其浓度（可不填满）： 离子符号 ，浓度 ； 离子符号 ，浓度 ； 离子符号 ，浓度 。

），判断的理由是 。 3．（3分）试确定K+是否存在 （填“是”或“否”三、（6分）已知：A为单质，常温下C、D为气态。F是三大强酸之

一，X为常见金属。图中部分反应物和生成物略去。

1．（2分）若A为固体，B是黑色固体，C是臭鸡蛋气味的气体。 （1）（1分）写出C的化学式： 。 （2）（1分）D→E为工业生产F的重要反应之一，写出此反应的化学方程式： 。

2．（4分）若A为气体，C可以使湿润的红色石蕊试纸变蓝，E为红棕色气体。

C分子的空间构型为 。 （1）（2分）写出A的电子式： ，

（2）（1分）若X为铝热反应引燃剂，写出由A生成B的化学反应方程式： 。

（3）（1分）写出D与氧气、水反应生成F的化学反应方程式： 。四、（7分）已知A、B、C、D、E、F、G都是短周期主族元素，它们的原子序数依次增

大。其中B、C、D同周期，D、F同主族。B原子的最外层电子数是次外层电子数的2倍；C的氢化物可使湿润的红色石蕊试纸变蓝色；B和D可以形成两种气态化合物；E原子核外电子总数比B的2倍少l。

1．（2分）由A、C两元素组成的化合物甲是火箭燃料之一。已知该化合物的相对分子质

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量为32，其中A元素的质量分数为l2.5％，则甲的分子式为 。若8g甲（液态）与化合物A2D2（液态）完全反应生成两种无毒又不污染环境的气体物质，同时放出a kJ的热量，则该反应的热化学方程式为： 。

2．（2分）化合物乙由A、B、D三种元素组成，其中A、B、D三种元素的质量比为1：

由该物质与D2、EDA溶液可构成原电池（惰3：4，则化合物乙的结构简式为 ，

性电极），其负极上的电极反应式为 。

3．（1分）化合物丙由F和G两种元素按原子个数比l：1组成，其分子中各原子均满足8电子稳定结构，则丙的电子式为 。

4．（1分）将气体FD2通人G单质的饱和溶液中，有关反应的离子方程式为： 。 5．（1分）均由A、D、E、F四种元素组成的两种化合物可在溶液中反应生成气体。写出该反应的化学方程式： 。

五、（6分）下图是由短周期元素组成的物质之间的转化关系。其中，A的相对分子质量为l44，反应①中生成C、D物质的量之比为3：1，D是不溶于水的白色固体，除反应③⑤外其它反应均在溶液中进行，F、G是气态非金属单质，K是一种常见的非极性有机溶剂，密度比水大。（某些生成物和反应条件已略去）

1．（2分）A的分子式是 。

2．（1分）E中金属阳离子的检验方法是 。 3．（1分）写出反应②的化学方程式： 。 4．（1分）写出反应⑦的离子方程式： 。 5．（1分）用离子方程式表示H溶液显碱性的原因： 。 六、（7分）最近市场上出现了一种新型洗衣粉，宣称能在瞬间去除其它洗衣粉难以除去的多种顽固污渍（如汗渍、果汁等）。其主要化学成分是固体A和液体B两种常见物质形成的白色结晶化合物。有人对该结晶化合物进行了探究，主要探究过程如下：

1．提出问题。该结晶化合物中A和B各是什么?它们的配比如何?（完成题中的填空） 2．（2分）定性实验探究 序号 ①

主要操作步骤

主要实验现象

取少许样品，加水溶解，用洁净铂丝蘸取溶液，在酒精灯

火焰呈黄色

火焰上灼烧

取溶液1mL一2mL于试管中，滴入酚酞试液，振荡，再加溶液先变红，后逐渐退色入一种黑色粉末少许，并将带火星的小木条伸入试管内气泡冒出剧烈，木条复燃有无色无味的气体冒出，且木条的火焰立即熄灭 有白色沉淀

②

取②上层清液少许，加入足量稀硫酸， ③ 将燃着的小木条伸人试管内

另取清液滴人稀BaCl2溶液

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结论：A为 ，B为 。 3．定量实验探究

若用电子天平称取0.3140g该结晶化合物，置于洁净的锥形瓶中，加适量蒸馏水溶解，用稀硫酸酸化，立即用0.1000mol/L的高锰酸钾标准溶液滴定至终点，消耗高锰酸钾溶液12.00mL。

4．（1分）写出滴定时发生反应的离子方程式： 。 5．（1分）结论：该结晶化合物的化学式可表示为： 。 6．（1分）为了让消费者安全地使用这种洗衣粉，你认为在该洗衣粉的使用说明上应该注

（写出任意一点注意事项）。 明： 。

7．（2分）为了测定这种洗衣粉中主要化学成分的质量分数，请从下列装置中选用适当的仪器，组装成一套最简便的装置。

实验过程中除测定洗衣粉的质量外，还需要测定的一个物理量是 ；选用装置的连接顺序从左至右应是（填各接Vl的字母代号） 。 七、（7分）海水中溶解了大量的气体物质和各种盐类。人类在陆地上发现的l00多种元素，在海水中可以找到80多种。海洋是一个远未完全开发的巨大化学资源宝库，海洋资源的综合利用具有非常广阔的前景。

回答下列问题： 1．（2分）蒸馏法是人类最早使用的淡化海水的方法，技术和工艺比较完备，但由于使用大量燃煤，因此能耗多、排污量大。为克服蒸馏法海水淡化的缺陷，请你对蒸馏法淡化海水的工艺提出一条改进建议 。

2．（1分）使用离子交换树脂与水中的离子进行交换也是常用的水处理技术。聚丙烯酸钠是一种离子交换树脂，写出聚丙烯酸钠单体的结构简式： 。

3．（2分）空气吹出法是目前从海水中提取溴的常用方法，流程如下（苦卤：海水蒸发结晶分离出食盐后的母液）：

（1）（1分）反应②的目的是 ；

（2）（1分）反应③的离子方程式是 。

－－－

4．（2分）苦卤中含有Na+、Mg2+、K+、Cl、SO42、Br等离子。用沉淀法测定苦卤中

，测定过程中应获取的数据有 。 Mg2+的含量（g/L）

八、（9分）某化学兴趣小组欲设计使用如下装置验证：铜和一定量的浓硝酸反应有一氧

化氮产生。（假设气体体积均为标准状况，导气管中气体体积忽略不计，且忽略反应中的溶液体积变化）

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试回答下列问题： 1．（1分）将铜粉分散在石棉绒中的原因是 。 2．（2分）在铜和浓硝酸反应前，挤压打气球，经A、B、C反应后，进入D中的气体是 （填化学式），通人该气体的目的是 ；进行此步操作时应关

。 闭 ，打开 （填k1、k2或k3）

3．（1分）若C装置的硬质玻璃管中出现堵塞，则B中可能出现的现象是 。 4．（1分）关闭k1、k2，打开k3，由分液漏斗向D中滴加浓硝酸。待Cu和浓硝酸反应结束后，再通过分液漏斗向D中加人CCl4至满。则D中一定发生反应的离子方程式为：

。 5．（1分）若E中出现倒吸，可采取的应急操作是 。 6．（3分）

－

（1）（1分）从E装置所得溶液中取出25.00mL，加两滴酚酞，用0.1000mol·L的NaOH溶液滴定，当滴定完成后消耗NaOH溶液l8.00mL，则E容器中所得硝酸的物质的量浓度为

－

mol·L1。

（2）（2分）若实验测得F装置所收集到的气体体积为l39.00mL，则铜和一定量的浓硝酸

）NO生成，其依据是（请用数据和文字说明） 反应 （填“有”或“无”

。

九、（7分）信息①：醇发生消去反应时，羟基优先跟相邻碳原子上含氢原子较少的碳原子上的氢原子一起消去生成烯：

CH3CH2CHOHCH3

CH3CH=CHCH3+H2O

信息②：四甲基乙二醇叫频那醇，频那醇在H2SO4作用下可经脱水、重排反应生成频那酮。其中重排反应是指像CH2=CH－OH→CH3CHO的一类反应，即反应的过程只是原子在分子内的结合方式发生重新排列。

试应用上述信息并根据下列有关的转化关系，回答问题：

1．（2分）A、C的结构简式为A ；C 。 2．（1分）反应I－V中属于加成反应的是（填序号） 。

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3．（4分）写出下列化学方程式中甲和乙合适的结构简式（甲、乙互为同分异构体）：

甲 ，乙 。

十、（8分）最近，由镁、镍和碳三种元素组成的化合物引起了科学家的注意。 1．（2分）写出镍原子基态的电子排布式 。 2．（1分）写出一氧化碳的结构式 。 3．（2分）四羰基镍[Ni(CO)4]为无色挥发性剧毒液体。熔点－25℃，沸点43℃。不溶于水，易溶于乙醇、乙醚、苯、四氯化碳等有机溶剂，呈四面体构型。四羰基镍的晶体类型是 。镍原子和羰基之间的作用力为 。

4．（3分）据报道，只含镁、镍和碳三种元素的晶体具有超导性。鉴于这三种元素都是常见元素，从而引起广泛关注。该晶体的结构可看作由镁原子和镍原子在一起进行面心立方最密堆积，如下图所示。试写出该晶体的化学式 ，晶体中每个镁原子周围距离最近的镍原子有 个。

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第II卷

一、（12分）某一化合物矿含有金属I、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ，I是此矿物的主要金属元素。 （a）用浓盐酸加热处理可得I、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ的（Ⅱ）氧化态氯化物，其中Ⅱ的氯化物溶解度最小，但加热溶解度迅速增加。

。在酸性条件下（试样的稀溶（b）如果用浓盐酸与矿料一起加热，可明显产生Cl2（g）

液）通入H2S，Ⅱ、Ⅲ将产生硫化物沉淀而I和部分Ⅳ仍留在溶液中。

（c）将矿料加KOH（s）和氧化剂高温熔融后可产生一种绿色化合物，此化合物溶于水后得一紫色溶液，紫色溶液浓缩结晶出来的晶体是紫黑色的，可与浓盐酸直接反应生成Cl2。

（d）II、III、IV的硫化物经过焙烧后可溶于硝酸。此溶液加硫酸可生成IISO4沉淀。 （e）经过计量分析，Ⅲ和Ⅳ两种金属的原子量虽然差不多，但它们的性质很不相同，Ⅲ可产生如下反应：Ⅲ+ⅢCl2

[ⅢCl2]－

（f）Ⅳ没有类似的反应，但加KOH溶液Ⅳ可生成Ⅳ(OH)2白色沉淀，不过再加过量的KOH溶液又可使它溶解，但KOH不能使Ⅲ(OH)2全部溶解。

①根据上述的实验事实判断l、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ各是什么金属?此矿是什么矿? ②写出（b）、（e）、（f）的相关反应方程式。

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二、（12分）来那度胺（1enalidomide）是沙利度胺（thalidomide）的结构类似物，属免疫调节剂和抗癌用药，拥有与沙利度胺类似的药物活性但效力更强，针对多发性骨髓瘤具有很好的治疗作用，可以显著延长癌症病人的生命并提高其生活质量。来那度胺的合成路线之一如下所示：

来那度胺

*

A．图中CBZ代表苄氧羰基，其结构为：

B．图中CDl代表l，1’－羰基二咪唑，其结构为

问题l．试写出反应路线中的a～e所对应的原料及反应条件。（5分） 问题2．试对化合物3和7利用系统命名法进行命名。（4分）

化合物3： 化合物7：

问题3．化合物4为谷氨酰胺，以其为原料制备化合物7时，首先需要给其氨基上引人CBZ，试说明引入CBZ基团所属反应为哪一类反应?并说明为什么要引入CBZ?（3分）

，Li+三、（6分）某种尖晶石型LiTi2O4为面心立方结构，假定O2作立方最密堆积（ccp）－

离子占据四面体空隙，Ti4+和Ti3+离子占据八面体空隙。已知晶胞参数仪=840.5pm，O2离子

－

半径r=140pm，晶体密度D=3.730g·cm3。请分别确定金属离子所占空隙分数和晶胞中所含原

－

子数目，并推断O2离子之间是否处于接触状态。

－

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