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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 得分
一
二
三
四
五
六
七
八
九
十
十一
总分
满分● 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 Li Be Na Mg K Ca Sc Ti
44.96 47.88Rb Sr Y Zr88.91 91.22Cs Ba Hf
178.5Fr Ra
相对原子质量
V Cr Mn54.94Nb Mo Tc [98]Ta W Re186.2Bh
Fe55.85Ru101.1Os190.2Hs
Co58.93Rh102.9Ir192.2Mt
Ni58.69Pd106.4Pt195.1
Cu63.55Ag107.9Au197.0
Zn63.39Cd112.4Hg200.6
B10.81Al26.98Ga69.72In114.8Tl204.4
C12.01Si28.09Ge72.61Sn118.7Pb207.2
He4.003
N O F Ne20.18P S Cl Ar39.95As Se Br Kr
83.80Sb Te I Xe131.3Bi Po At Rn[210] [222]
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，ZY2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Ka （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)
·1·
（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 + O2 → H2O
n(O2)＝1:1条件下，反应温度和压强变化对+ Cl2。右图是当n(HCl) :
HCl平衡转化率的影响曲线。
－
①（2分）已知：2H2(g) + O2(g)＝2H2O(l) ΔH＝－a kJ·mol1；
－
H2(g) + Cl2(g) ＝ 2HCl(g) ΔH＝－b kJ·mol1
请写出氯化氢催化氧化的热化学方程式： 。
B两点的平衡常数，则KA KB。（填“＞”、“＜”或“＝”）。 ②（1分）KA和KB分别表示A、
HCl的转化率将 （填“增加”、“减少”或“不变”）。 ③（1分）若n(HCl) : n(O2)＝4:1，
。 ④（1分）vB和vC分别表示B、C两点的反应速率，则vB vC（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XQ3，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Va L的X的最价氧化物对应水化物与pH = b，体积为Vb L的Z 的最高价氧化物对应水化物混合，恰好中和，且已知：Va <Vb ，2a = b。请讨论下列问题：
；其理由是： 。 ① a能否等于3： （填“能”或“否”）
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%）、CO2（15~20%）及微量N2等]及硫酸工业尾气中的SO2，生产保险粉（Na2S2O4）的部分工艺流程如下：
2CO(g) + 3Fe(s)，其平衡常数（1）（1分）转炉炼钢时，存在反应：FeC3(s)+ CO2(g)
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（xNaHSO2?yHCHO?zH2O）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?L1；
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：
xNaHSO2?yHCHO?zH2O + 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。
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（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 + FeSO4 方法二：溶胶－凝胶法。 Li2FeSiO4 + Li
2SO4 + SiO2
（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）
下图是测定装置示意图，（5）（2分）某同学利用H2还原
MO来测定M的相对原子质量，
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 ·4·
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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
、氯胺（NH2Cl）、二氧化氯（ClO2）等消毒剂所替代。 不同优点的铁酸钠（Na2FeO4）
（1）（1分）氯胺（NH2Cl）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（Na2FeO4）既能杀菌消毒，又可净化水，其原因是：
（3）（4分）亚氯酸钠（NaClO2）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：NaClO2的溶解度随温度升高而增大，适当条件下可结晶析出NaClO2·3H2O；纯ClO2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SO2氧化成SO3，增强酸性 B．稀释ClO2以防爆炸 C．将NaClO2氧化成ClO2 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）MnO2是碱锰电池材料中最普通的正极材料之一，在活性材料中MnO2加入CoTiO3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）CoTiO3晶体结构模型如图所示。在CoTiO3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（TiO2）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。O2在其催化作用下，可
－－－将CN氧化成CNO，进而得到N2。与CNO互为等电子体的分
。 子离子化学式分别为 、（各写一种）
H2NNH2。三聚氰胺分（4）（2分）三聚氰胺是一种含氮化合物，其结构简式为H2N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 满 分 得 分
一
二
三
四
五
总分
● 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 Li Be Na Mg K Ca Sc Ti44.96 47.88Rb Sr Y Zr88.91 91.22Cs Ba Hf
178.5Fr Ra
相对原子质量
V Cr Mn54.94Nb Mo Tc [98]Ta W Re186.2Bh
Fe55.85Ru101.1Os190.2Hs
Co58.93Rh102.9Ir192.2Mt
Ni58.69Pd106.4Pt195.1
Cu63.55Ag107.9Au197.0
Zn63.39Cd112.4Hg200.6
B10.81Al26.98Ga69.72In114.8Tl204.4
C12.01Si28.09Ge72.61Sn118.7Pb207.2
He4.003
N O F Ne20.18P S Cl Ar39.95As Se Br Kr83.80Sb Te I Xe131.3Bi Po At Rn[210] [222]
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：
·7·
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。
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)； 五、（6分）ReO3晶体中，
（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。
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