2014年中国化学奥林匹克竞赛浙江省预赛试题

2014年浙江省高中学生化学竞赛试题

一．选择题 (本题包括10小题，每小题4分，共40分。每小题只有一个选项符合题意)

1．国家最高科学技术奖为中国科技界最高奖项，是为了奖励在科学发现、技术发明和促进科学技术进步等方面做出创造性突出贡献的公民或者组织设立。2014年1月10日，、在北京人民大会堂举行2013年度国家科学技术奖奖励大会，知名物理化学家张存浩院士获得了最高科技奖，下列选项中，张存浩院士的科学研究领域是（ ）

A．化学反应动力和激光化学 B．环境保护领域 C．金属学及材料领域 D．稀土化学领域

2．日前，北京大学量子材料中心、量子物质科学协同创新中心的科学家创造性在金属衬底上增加了氯化钠绝缘薄膜层，首次清楚地拍摄到了水分子的内部结构（图a是实验器件示意图，图b是所拍摄到的图片的一部分，图c是跟图b所对应的结构示意图），使得在实验中直接解析水的氢键网络构型成为可能。下列有关说法不正确的是（ ）

STM tip

(扫描探针 显微镜)

金属衬底 NaCl绝缘薄膜

c a b

A．图a所示实验器件中，用氯化钠绝缘薄膜层，是因为氯化钠晶体不导电

B．图b是表示1个H2O分子内部的氢键和氢氧共价键结构特征示意图

C．图b可表示H2O分子之间通过氢键形成 的分子团簇，由此可进一步解析水分子间氢键的方向

D．图c被4个H2O分子围在中间的是Cl-

3．设NA为阿伏加德罗常数的值，下列叙述正确的是（ ）

A．在50g质量分数为46%的乙醇水溶液中，含有氢原子数为3NA B．15.6gNa2S和Na2O2固体混合物中，含阴离子数为0.3 NA

C．9.2g甲苯被酸性高锰酸钾氧化生成苯甲酸时，反应中转移电子数为0.6 NA D．104g的苯乙烯中含有8 NA的碳氢键和4 NA的碳碳双键

4．在气相中科研人员已发现CnN-和CmH-原子簇阴离子（链状，n、m为正整数），下列关于n和m的取值的说法正确的是（ ）

A．n一定为偶数，m一定为奇数 B．n一定为奇数，m一定为偶数 C．n一定为偶数，m奇、偶数均有可能 D．n，m奇、偶数均有可能 5．下列说法正确的是（ ）

A．浓度均为0.1mol/L的CH3COONa、NaHCO3溶液的pH分别为8.9和8.2，可说明水解能力CH3COO->HCO3-

B．元素周期表中同一族金属元素，随着原子序数递增，元素的金属性逐渐增强 C．将含有杂质的铜放入稀硫酸中，一段时间后溶液呈蓝色，说明铜发生了析氢腐蚀 D．银不能与稀硫酸反应，但可能会与氢硫酸反应生成氢气

6．某分子式为C12H18的取代芳香烃，其苯环上一氯代物只有一种的同分异构体有（不考虑立体异构）（ ）

A．13种 B．15种 C．16种 D．19种

7．(NH4)2SO4在一定条件下发生反应：4(NH4)2SO4=N2↑+6NH3↑+3SO2↑+SO3↑+7H2O 将反应后混合气体通入一定量的BaCl2溶液中，发现溶液有白色沉淀生成，还有部分气体从溶液中逸出，检验发现从溶液中逸出气体无色无味，溶液中氯化钡恰好完全反应。下列说法中正确的是（ ）

A．生成沉淀中既有BaSO4、又有BaSO3，且n(BaSO4)∶n(BaSO3)约为1∶1 B．生成沉淀中既有BaSO4、又有BaSO3，且n(BaSO4)∶n(BaSO3)约为1∶2 C．生成沉淀中既有BaSO4、又有BaSO3，且n(BaSO4)∶n(BaSO3)约为1∶3 D．从溶液中逸出的气体中只有N2，最后留下溶液中只有较多的NH4Cl

8．a、b、c是三种短周期金属元素，原子序数依次增大，单质的物质的量分别为n(a)、n(b)、n(c)，它们与足量盐酸反应产生的氢气体积(标准状况下)为V(H2)a、V(H2)b、V(H2)c。当n(a)=n(b)=n(c)，2V(H2)a=V(H2)b+V(H2)c，则下列说法正确的是（ ）

A．a、b、c可能是同周期元素 B．a可能是镁元素

C．b和c两者的最高价氧化物对应的水化物能反应 D．工业上冶炼a、b、c通常是用热还原法制得

9．一定条件下将质量为Xg的有机物在氧气中完全燃烧，燃烧后全部产物通过足量过氧化钠层，过氧化钠的质量增重Yg，下列一定正确的是（ ）

有机物 X Y m 15m/7 m 15m/23 m 2m/3 A C3H6 B HCHO C CH3OH、CH3COOH的混合物 D HCOOH、CH3COOCH3的混合物 m m 10．下列离子方程式书写正确的是（ ）

A．氯化铝溶液中通入硫化氢气体：2Al3++3H2S=Al2S3↓+6H+ B．在过量的次氯酸钙溶液中通入少量SO2气体：

SO2+Ca2++ClO-+H2O=CaSO4↓+Cl-+2H+

C．在碳酸钠溶液中滴加氯水，边滴边振荡，开始时发生反应的离子方程式： CO32-+Cl2+H2O=HCO3-+Cl-+HClO

D．向饱和的氯化钠溶液中，依次通入足量氨气和足量二氧化碳气体：

Na++NH3+H2O+CO2=NaHCO3↓+NH4+

二、选择题(本题包括8小题，每小题4分，共32分。每小题可能有1个或2个选项符合题

意，若有2个正确选项，只选1个且正确给2分，多选、错选都不给分。)

△

11．单质硫在NaOH的热溶液中发生歧化反应：3S+6NaOH 2Na2S+Na2SO3+3H2O

若硫过量，进一步生成Na2Sx（x≤5）和Na2S2O3。将2.56g硫与含0.06molNaOH的热溶液充分反应恰好生成amolNa2Sx和bmol Na2S2O3，再加入足量NaClO-NaOH的混合溶液，硫元素全部转化为Na2SO4，转移电子nmol。则以下正确的是（ ）

A．a=2b B．x=2 C．n=0.48 D．b=0.02 12．维生素B2又叫核黄素(其分子结构如图)，可促进发育和细胞再生，有利于增进视力，减轻眼睛疲劳。有关核黄素的下列说法中，不正确的是（ ）

A．该物质的分子式为C17H20N4O6

B．该物质在碱性条件下加热水解有NH3生成，所得溶液加强酸溶液并加热后有CO2产生

C．该分子的不饱和度是10

D．该物质分子中存在13种化学环境不同的氢原子

13．2005年，法拉利公司发布的敞篷车（法拉利SuPeramerica），其玻璃车顶采用了先进的电致变色技术，即在原来玻璃材料基础上增加了有电致变色系统组成五层膜材料（如下图所示）。其工作原理是：在外接电源（外加电场）下，通过在膜材料内部发生氧化还原反应，实现对器件的光透过率进行多级可逆性调节，下列有关说法不正确的是（ ）

A．当A接外接电源正极时，Li+脱离离子储存层

B．当A接外接电源负极时，电致变色层发生反应为：WO3+Li++e-=LiWO3 C．当B接外接电源正极时，膜的透过率降低，可以有效阻挡阳光

— CH 2 — CH 2 —D．该凝胶电解质聚环氧乙烷的结构简式为 H — [ O ] n OH ，可以与水分子之间

形成大量氢键，为水溶性聚合物

14．25℃时，醋酸的Ka=1.8×10-5、次氯酸的Ka=3.0×10-8、碳酸的Ka1=4.1×10-7和Ka2=5.6×10-11。下列说法不正确的是（ ）

A．等体积、等物质的量浓度的Na2CO3溶液与NaHCO3溶液混合： 2c(Na+)=3c(CO32-)+3c(HCO3-)+3c(H2CO3)

B．0.1mol·L-1的NaHCO3溶液中离子浓度大小顺序为：

c(Na+)>c(HCO3-)>c(OH-)>c(H+)>c(CO32-) C．向0.1mol·L-1的CH3COOH溶液中滴加NaOH溶液至c(CH3COOH)∶c(CH3COO-) =5∶9，此时溶液pH=5

D．相同浓度CH3COONa和NaClO的混合液中，各离子浓度的大小关系是：

c(Na+)>c(ClO-)>c(CH3COO-)>c(OH-)>c(H+)

15．室温时，盐酸和硫酸的混合溶液20mL，向混合物中逐滴加入0.05mol·L-1的Ba(OH)2溶液时，生成的BaSO4和pH的变化如图所示（不考虑溶液混合时体积的变化）。下列说法正确的是（ ）

A．图中A点对应溶液的pH：a=1 B．生成沉淀的最大质量m=2.33g

C．原混合液中盐酸物质的量浓度为0.1mol·L-1 D．当V[Ba(OH)2(aq)]=10mL时,发生反应的离子方程式为：Ba2++SO42-=BaSO4↓

16．下列实验操作或实验原理的说法中正确的是（ ）

A．用如图装置进行蒸馏实验 B．用如图装置分离氯化钠、碘固体混合物

D．用如图装置灼烧碳酸钙制取少量氧化钙 ．用裂化汽油提取溴水中溴 C

17．在一恒温恒容体积为1L的真空容器中，通入0.1molN2O4，在100℃时发生如下反应：

N2O4(g) 2NO2(g) △H=+57.0kJ·mol-1 测得平衡时c(NO2)=0.12mol·L-1。已知NO2和N2O4的消耗速率与本身浓度存在下列关系：v(N2O4)=k1·c(N2O4)，v(NO2)=k2·c2(NO2)，其中k1、k2是与反应及温度有关的常数，其消耗速率与浓度的图像如图所示，下列有关说法正确的是（ ）

A．100℃时，若向上述真空容器中通入0.2molNO2，则达到平衡时，NO2的平衡转化率为60%，放出3.42kJ的热量

B．100℃时，若在恒温恒压容器中通入0.1molN2O4，则平衡时N2O4的转化率为68.8% C．图中A点处于平衡状态

D．若在T1温度下，k1=k2，则T1>100℃

18．AX4四面体（A为中心原子，如硅、锗；X为配位原子，如氧、硫）在无机化合物中很常见。四面体T1按下图所示方式相连可形成一系列“超四面体”（T2、T3„），下列相关说法正确的是（ ）

A．T4超四面体中有4种不同环境的X原子 B．T4超四面体的化学式为A20X34 C．T5超四面体中有6种不同环境的X原子 D．T5超四面体的化学式为A35X56

三、本题包括2个小题，共17分

19．（9分）已知二元化合物A可以用次氯酸钠和过量的氨气制得，6.4gA完全燃烧得到4.48L的氮气（已折算成标准状况）。A可以与新制Cu(OH)2反应生成砖红色沉淀，同时生成密度为1.25g·L-1的无色无味的气体（已折算成标准状况）。

请回答下列问题：

（1）A的化学式为 。

（2）写出次氯酸钠与过量氨气反应生成A的化学方程式 。 A的制备过程中氨需要过量的理由是 。 （3）写出A与新制Cu(OH)2反应的化学方程式 。 （4）已知在一定条件下，A可与等物质的量H2O2恰好完全反应得到化合物B，B所含

元素与A相同，其摩尔质量小于A，实验表明，B可能存在两种异构体。

①B的电子式为 。

②写出B的两种可能异构体的结构式 、 。 20．（8分）原子簇化学是当前化学中最饶有兴趣又极其活跃的领域之一。凡以3个或3个以上原子之间键合构成的共多面体或缺顶多面体为特征的分子或离子称为原子簇。

（1）某种氢化物X16H16为笼状原子簇化合物，该项笼状结构可看成是由常见的正多面体切角而成的多面体。其中X元素基态原子核外有三种不同的能级且各个能级所填充的电子数相同，实验测得该原子簇化合物的1H核磁共振谱（1H-NMR）中显示有两种化学环境的氢原子。

①写出X原子的核外电子排布式为 。 ②画出该原子簇化合物的分子结构（也可用文字说明）： 。 （2）在缺氧的条件下，碱金属Rb和氧气反应可生成原子簇氧化物A，Cs可与氧气反应生成原子簇氧化物B。

①研究发现，A的结构可看成由两个Rb6正八面体共面形成多面体，然后氧原子填充所有正八面体空隙中。由此可推得A的化学式为 。

②研究发现，B的结构为由三个Cs6正八体两两各共用两个面形成多面体，然后氧原子填充所有正八面体空隙。写出Cs与氧气反应生成B的化学方程式 。

四、本题包括2个小题，共19分

21．（11分）某新型耐火材料M由原子序数依次递增的X、Y、Z三种短周期元素组成，其中X、Z同主族，M中Y、Z元素的质量分数分别为58.7%、15.2%，涉及M的转化关系如图所示，已知：气体J、K为空气中两种主要成分，化合物ZX和A互为等电子体，其结构与金刚石晶体结构相似，化合物B具有两性。（部分反应物或生成物未标出）

（1）X、Y、Z的第一电离能从大到小的顺序为 （用元素符号表示）。 （2）G的化学式为 ，A中所含的化学键类型为 。写出B的一种常见用途 。

（3）写出反应②的化学反应方程式 。 （4）写出反应③的离子反应方程式 。 （5）用平均粒度为5~10μm的X、Y、Z三种单质的混合料，在Ar气氛围中控制适宜的条件（压强为80~100MPa，温度为1500~1700℃）下可以直接合成材料M，但是若温度过低（如1106℃）则可得到由ZX和二元化合物N组成的复合耐火材料，该复合耐火材料中各元素的质量分数与M相同，N中两元素的质量比为3∶1，写出由X、Y、Z三种单质合成该复合耐火材料的化学方程式 。 22．（8分）乙酰苯胺是一种常用的解热镇痛药的主要成分。已知：纯乙酰苯胺是无色片状晶体，熔点114℃，不溶于水，可溶于热水；乙酸酐遇水反应生成乙酸。

实验室可用苯胺跟乙酸酐反应或苯胺跟冰醋酸加热来制取乙酰苯胺，且苯胺与乙酸酐的反应速率远大于与冰醋酸反应的速率。反应式为：

用苯胺与乙酸酐为原料制取和提纯乙酰苯胺的实验步骤如下： ①在装有磁力搅拌子的100mL圆底烧瓶中，依次加入5.0mL苯胺（密度1.04g·mL-1）、20mL水，在搅拌下分批次加入6.0mL乙酸酐（密度1.08g·mL-1），搅拌2小时至反应完全。

②反应完全后，及时把反应混合物转移到烧杯中，冷却、抽滤、洗涤，得粗产品；

③将粗产品转移到烧杯中，加入适量水配制成80℃的饱和溶液，再加入过量20%的水。稍冷后，加半匙活性炭，搅拌下将溶液煮沸3~5min，过滤Ⅰ，用少量沸水淋洗烧杯和漏斗中的固体，合并滤液，冷却结晶，过滤Ⅱ、洗涤、晾干得乙酰苯胺纯品。

（1）若不搅拌会有结块现象，结块将导致的后果是 ； （2）步骤③中过滤Ⅰ选择 （填“过滤”、“趁热过滤”或“抽滤”），该操作是为了除去 ；

（3）步骤①中，反应温度过高会导致苯胺挥发，下列操作可防止反应温度升高过快的是（ ）

A．反应结束时加快搅拌速率 B．搅拌下分批加入6.0mL乙酸酐 C．可装回流冷凝管 D．加20mL水

（4）步骤③中，以下哪些操作不能提高产率 （填序号）。 A．配制成饱和溶液后，再加入过量20%的水；

B．过滤Ⅰ时用少量沸水淋洗烧杯和漏斗中的固体，合并滤液； C．加活性炭吸附；

D．过滤Ⅱ时的洗涤选用热水代替冷水洗涤固体。

五、本题包括3小题，共28分

23．（5分）硫醇-烯点击反应具有反应过程相对简单、反应过程可控等优点，成为近年来有机合成的研究热点之一。硫醇-烯点击反应有原理可表示如下：

一定条件

R—SH+CH2=CHR′ R—S—CH2CH2 R′

以下是硫醇-烯点击反应的一个实例的部分资料，请观察图像回答下列问题：

（1）若相对分子质量X>Y，X的键线式为 ，Y的键线式为 。 （2）Z的分子式为 。

24．（15分）维拉佐酮是临床上使用广泛的抗抑郁药，其关键中间体合成路线如下：

（1）反应类型：反应① ，反应③时反应掉的官能团的名称 。 （2）结构简式：A D 。

（3）反应②的化学方程式： 。反应②加入K2CO3的作用是 。

（4）合成过程中反应③与反应④不能颠倒的理由为 。

（5）反应⑥中(Boc)2O是由两分子C5H10O3脱水形成的酸酐，且(Boc)2O分子中氢原子化学环境只有1种，写出(Boc)2O的结构简式 。

（6）如利用铜催化碳-氮偶联反应， 可直接反应生成E，若控制条件不当易生成副产物，写出有机副产物的结构简式 。 25．（9分）某高能炸药E可由B或D用浓硝化得到，B和D的制备流程如下图所示，其中1H核磁共振谱（1H-NMR）中显示B、E只有一种化学环境的氢原子，D有两种化学环境的氢原子。

注：反应②中A、HCHO和NH3以1∶3∶1计量比反应生成B。 （1）指出反应⑤的反应类型 ； （2）写出A、B、D的结构简式

A ，B ，D ； （3）反应③中除了生成E之外，还生成了N2、CO2气体，写出该反应方程式 。

六、本题包括2小题，共14分

26．（6分）为了减少煤燃烧产生的二氧化硫的排放，可以采取各种方法，其中一种方法是使用微生物脱硫技术。煤炭中以FeS2形式存在的硫，在有水和空气存在的条件下，用脱硫微生物起氧化还原作用：在细菌作用下FeS2中的硫元素首先被氧化为最高价态，然后亚铁离子继续被氧化成高价铁离子。

（1）请分别写出上述过程总离子反应方程式。

（2）某大型电厂使用的煤炭中含有FeS2的质量分数为1.2%，若每月燃烧该种煤炭100万吨，理论上可回收硫酸 吨；硫酸铁 吨。 27．（8分）在一个体积为1L的真空密闭容器中加入0.5molCaCO3，发生反应：CaCO3(s) CaO(s)+CO2(g)，测得二氧化碳的物质的量浓度随温度变化关系如图所示，图中A表示CO2的平衡浓度与温度的关系曲线，B表示不同温度下反应经过相同时间时CO2的物质的量浓度的变化曲线。请按要求回答下列问题：

（1）下列有关说法正确的是（ ） A．该反应的△H>0

B．对于可逆反应，若正反应自发进行，则逆反应必不能自发进行 C．在T5℃下，压缩容器为0.5L，则达到平衡后0.2mol·L-1D．在T5℃下，体积不变的容器中，容器内压强不变或气体的密度不变均表明已经达到平衡状态

（2）请说明随着温度的升高，曲线B向曲线A逼近的原因是 。 （3）在T5℃下，维持温度和容器体积不变，向上述平衡体系中再充入0.5molN2，则最后平衡时容器中的CaCO3的质量为 g。若在T5℃下维持温度和总压强不变，充入0.1molN2，容器中最后残留的CaCO3的质量为 g。

2014年中国化学奥林匹克竞赛浙江省预赛

参和评分标准

一、选择题(本题包括10小题，每小题4分，共40分。每小题只有一个选项符合题意。)

1．A 2．B 3．C 4．B 5．D 6．C 7．A 8．C 9．A 10．D

二、选择题(本题包括8小题，每小题4分，共32分。每小题可能有1个或2个选项符合题意，若有2个正确选项，只选1个且正确给2分，多选、错选都不给分。)

11．AC 12．D 13．A 14．BD 15．A 16．D 17．BD 18．CD 三、本题包括2个小题，共17分

19．（9分）（1）N2H4（1分）；

（2）NaClO + 2NH3 = N2H4 + NaCl + H2O（2分）

次氯酸钠有强氧化性，防止N2H4继续被氧化（1分）

（3）4Cu(OH)2 + N2H4 = 2 Cu2O + N2 + 6H2O（2分）

HHNNHNNH（4）HNNH（1分），

（各1分，共2分）

20．（8分）

（1）①1s22s22p2（2分）； ②相当于从立方烷中切去互不相邻的4个顶角，产生四个全等的正三角形（2分，只要答到前一要点就给2分）

（2）①Rb9O2（2分）； ②22Cs+3O2=2Cs11O3 （2分） 四、本题包括2个小题，共19分

21. (11分）

（1）C、Si、Al（2分） （2）HNO3 （1分）；共价键 （1分）；

写“耐火材料，冶炼铝或作催化剂” 中任一种（1分，若多写有写错就不给分）

（3）

Al4SiC4 + 3 O2 1500℃2 Al2O3 + SiC + 3C （2分）

（4）AlN + OH- + H2O （5）4Al + Si + 4 CAlO2- + NH3↑（2分）

1106℃ Al4C3 + SiC （2分）

22．（8分）

（1）原料被产物包裹，反应不充分，使产率降低（2分） （2）趁热过滤（1分） 除去吸附有色物质的活性炭（1分） （3）BD（2分） （4）CD（2分）

五、本题包括3个小题，共28分

O23．（4分）（1）

O（1分）

HSOOSH（1分）

（2）C6H16O3SSi（2分，顺序互换不扣分）

24．（15分）（1）取代（或硝化）（1分） 醛基（1分）

OOHCOOC2H5（2）A．

CHO（2分） D．

H2N（2分）

OOCH2COC2H5OH（3）

O2NCHO +

ClCH2COOC2H5

一定条件O2NCHO + HCl（2分）

K2CO3可与生成的HCl反应，使反应②更多的向正反应方向移动（1分） （4）防止醛基被还原（1分）

（5）

OOCNNBoc（2分）

（6）Br25．（9分）

（1）加成（1分）；

（2分） C2H5OH（1分）

OCCH3HN（2）

NCH3CONO26HNO3NO2NNNNO23CO22 N26 H2ONNHNNHCOCH3，，（各2分）

（3）

六、本题包括2个小题，共14分

（2分）

26．（6分）

（1）4FeS2+15O2+2H2O=4H++4Fe3++8SO42-（2分） （2）0.49万吨（2分） 2万吨（2分） 27．（8分）（1）AD（2分）

（2）随着温度升高，反应速率加快，达到平衡所需要的时间变短。（2分） （3）30（2分） 0（2分）