高二化学竞赛试题及答案【汇总】

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 第1题 单选择题(10分)

1.某无色溶液中可能含有①Na+、②Ba2+、③Cl-、④Br-、⑤SO32-、⑥SO42-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7

2 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①④⑤ B.肯定没有的离子是②⑥

C.不能确定的离子是① D.不能确定的离子是③⑤

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 )

A.Fe3+不与I-发生反应 B.Fe3+与F-结合成不与I-反应的物质

C.F-使I-的还原性减弱

D.Fe3+被F-还原为Fe2+,使溶液中不再存在Fe3+

3.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 )

A.△H>0 △S<0 B.△H<0 △S<0

C.△H<0 △S>0 D.△H>0 △S>0

4.25℃时浓度都是1 molL-1的四种正盐溶液:AX、BX、AY、BY;AX的溶液pH=7且溶液中c(X-)=1 molL-1,BX的溶液pH=4,BY的溶液pH=6。下列说法正确的是( A )

A.电离平衡常数KBOH小于KHY

B.AY溶液的pH小于BY的pH

C.稀释相同倍数,溶液pH变化BX小于BY

D.AY溶液的pH小于7

5.次磷酸是强还原剂,加入到CuSO4溶液中,加热到40?50℃,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:①60℃以上分解成Cu和一种气体,②可以在Cl2中燃烧,③与盐酸反应放出气体,则M的化学式是( D )

A.Cu2S B.Cu2O

C.Cu3P2 D.CuH

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)40°C ~100°C,SO3和NaCl生成氯磺酸钠

SO3 + NaCl = NaSO3Cl

(2)氯磺酸钠230°C分解生成Na2S2O7、NaCl、SO2、Cl2

3 NaSO3Cl = Na2S2O7 + NaCl + SO2 + Cl2

(3)400°C 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 78°C)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,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 HCl

SO2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(g/mol)= 0.060 mol 即样品中含有0.060 mol 的H2O

0.060 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1.299×1.019/2.379 = 0.650 g

20 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 × 10-3 mol

说明MaXb中含Cl 为0.071 g

MaXb 中M质量为0.130-0.071 = 0.059 g,Cl为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:

CH4 C2H6 CO32- CO2 C2O42- CO CN- C22-

NH4+ N2H62+ NO3- NO2+ N2O4 N2 N2 NO+

查得PbI2在水中和在不同浓度(mol/100 g H2O)KI溶液中的溶解度(10-5 mol/100 g H2O)如下表

KI 0 0.030 0.060 0.100 0.150 0.200 0.250 0.300 0.350

PbI2 16.41 6.53 4.60 4.01 4.42 5.49 6.75 8.17 10.23

请说出PbI2溶解度随c(KI) 增大而改变的原因。

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

10-5mol/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H2O2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 H2O

2 HO2- = O2 + 2OH-

第9题(10分)

通常空气中CO允许浓度是<5 × 10-6,最高可忍受的水平是50 × 10-6。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(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,PΘ下):

物质 CH4 (g) O2 (g) CO2(g) CO(g) H2O(g)

ΔfΗΘm (kJ/mol) -74.9 0 -393.6 -110.5 -241.8

SΘm (J/molK) 186.2 205.0 213.6 197.6 188.7

并已知下列有关公式:ΔrGΘm=ΔrΗΘm -TΔr SΘm; ΔrGΘm= -RTlnKΘ

请求算并解答下列问题:

(1) 假设ΔfΗΘm、SΘm的数值均不随温度发生变化,试计算T=1500K下反应的(A)、(B)的ΔrGΘm(A)、ΔrGΘm(B)

对A反应 ΔrΗΘm(A) =ΔfΗΘm(CO2,g) + 2ΔrΗΘm(H2O,g)?ΔfΗΘm(CH4,g)

= -802.2(kJ/mol)

ΔrSΘm(A) = SΘm (CO2,g) + 2 SΘm (H2O,g) ? SΘm (CH4,g) ?2 SΘm (O2,g)

= -5.2(J/molK)

ΔrGΘm(A)=ΔrΗΘm(A)-TΔr SΘm(A) = -802.2 × 1000 ? 1500 × (-5.2)

= -794500(J/mol)

同理对B反应 ΔrΗΘm (B) = -519.2(kJ/mol)

ΔrSΘm(B) = 81.3(J/molK)

ΔrGΘm(B) = -641150(J/mol)

(2) 求反应(A)、(B)在1500K下的标准平衡常数KΘA、KΘB

lnK(A)Θ = -ΔrGΘm(A)/RT K(A)Θ = 4.62 × 1027

lnK(B)Θ = -ΔrGΘm(B)/RT K(B)Θ = 2.13 × 1022

(3) 由(2)题得出的信息说明下列问题:

① 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?

①因K(A)Θ和K(B)Θ都很大,可视为反应十分完全,达平衡时n(CH4) ≈ 0合理。

② 平衡时,n(CO2)和n(CO)之间的关系如何?(写出>,< 或>>,<<)

②因K(A)Θ>> K(B)Θ n(CO2) >> n(CO)

(4) 当反应条件在T=1500K,PΘ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× 10-5;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10-6表示)有CO中毒的危险吗?。

因达平衡时气相中x(CO) = 7.06 × 10-5,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 × 10-5 × 11/9 = 86.3 × 10-6

此值大于50 × 10-6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 ×(1.00-0.13)= 0.87

k m = p(SO2) /m = 0.70 /0.87 = 0.80

气相中:p(SO2) = k m × 0.2×(1-0.25)= 0.80 × 0.2 × 0.75 = 0.121 PΘ

n(g) = pV / RT = 0.121× 3 / 0.08205 × 298 = 0.0148 mol

n(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

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