天原杯全国化学竞赛详细解答.docx
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天原杯全国化学竞赛详细解答
2011年第二十一届“天原杯”全国初中学生化学素质和实验能力竞赛复赛试题
2011年第二十一届“天原杯”全国初中学生化学素质和实验能力竞赛复赛试题
一、选择题（本题包括15个小题，每小题2分，共30分．每小题有1个或2个选项符合题意．若有两个答案的错1个不得分，漏选1个扣1分．请将答案填在下表相应题号的空格内．）
1．（2分）联合国决定2011年为“国际化学年”，以纪念化学所取得的成就以及对人类文明的贡献为宗旨．下列提法不符合其宗旨的是（ ）
A．
化学是一门创造新物质的科学，是自然科学中创造新物质最多的科学领域
B．
普及化学知识，宣传化学贡献，提高公众科学素质
C．
让公众更多地了解化学为满足社会需求所作出的贡献，鼓励人们尤其是青少年学习化学的兴趣，激发他们创造未来化学的热情
D．
推广食用不含任何化学物质的绿色食品
2．（2分）关于天然气的下列叙述中不正确的是（ ）
A．
天然气和沼气的主要成分都是甲烷
B．
液化石油气灶具改为天然气作燃料，燃烧时应减小进空气量或增大进天然气量
C．
天然气与空气混合点燃，不会发生爆炸
D．
与煤炭相比，天然气燃烧产生的废气中，SO2等污染物较少
3．（2分）三甲基一氯硅[（CH3）3SiCl]是一种生产有机硅化合物的原料，遇明火或氧化剂会引起爆炸，在空气中燃烧生成一氧化碳、二氧化碳、二氧化硅和氯化氢，另外与水接触可产生盐酸．下列说法错误的是（ ）
A．
保存三甲基一氯硅时应密封防水
B．
扑灭三甲基一氯硅引发的着火，应使用二氧化碳、干粉灭火剂，并用弱碱性水处理
C．
三甲基一氯硅水溶液pH小于7
D．
三甲基一氯硅由碳、氢、硅、氯四个原子构成
4．（2分）根据“绿色化学”的思想，某化学家设计了下列化学反应步骤：
①CaBr2+H2O
CaO+2HBr；②2HBr+Hg
HgBr2+H2↑；
③HgBr2+CaO
HgO+CaBr2；④2HgO
2Hg+O2↑．
该方案的主要目的是为了制备（ ）
A．
HBr
B．
CaO
C．
H2
D．
Hg
5．（2分）新型纳米材料MFe2Ox（3＜x＜4）中M表示+2价的金属元素，在反应中化合价不发生变化．常温下，MFe2Ox能使工业废气中的SO2转化为S，流程如下：
则下列判断正确的是（ ）
A．
MFe2Ox是还原剂
B．
SO2是该反应的催化剂
C．
x＜y
D．
SO2发生了分解反应
6．（2分）核电荷数小于18的某元素X，其原子的电子层数为n，最外层电子数为2n+1，原子核内质子数为2n2﹣1．下列有关X的说法错误的是（ ）
A．
X能形成化学式为X（OH）3的物质
B．
X可能形成化学式为KXO3的物质
C．
X原子的最外层电子数一定比核电荷数少10
D．
X可能形成化学式为KX的物质
7．（2分）科学家对石墨进行处理使得石墨片的厚度逐渐变薄，最终获得目前已知的最薄的材料﹣﹣石墨烯（如右图）．石墨烯作为电导体，它和铜有着一样出色的导电性；作为热导体，它比目前任何其他材料的导热效果都好．下列关于石墨烯的说法正确的是（ ）
A．
石墨烯是一种新型的纳米化合物
B．
石墨烯与C60互为同素异形体
C．
石墨烯与有机物烯烃一样，是一种有机化合物
D．
石墨制取石墨烯的过程是化合反应
8．（2分）已知下列物质的名称分别是
名称
硫代硫酸钠
多硫化钙
过氧化钡
超氧化钾
化学式
Na2S2O3
CaSx
BaO2
KO2
根据上述命名规律回答：
K2CS3应命名为（ ）
A．
三硫代碳酸钾
B．
多硫碳酸钾
C．
过硫碳酸钾
D．
超硫碳酸钾
9．（2分）工业盐酸中因含有Fe3+而带黄色，若某工业品盐酸中H+和Cl﹣的个数比为91：
94，则该盐酸中Fe3+和Cl﹣的个数比为（ ）
A．
1：
1
B．
1：
3
C．
91：
94
D．
1：
94
10．（2分）如右图所示的甲、乙两个装置中，胶头滴管中吸入某种液体，平底烧瓶中充入（或放入）另一种物质，挤压胶头滴管加入液体，一段时间后两装置中的气球都明显胀大（忽略液体体积对气球体积的影响）．则滴管和烧瓶中所用试剂可能是（ ）
甲
乙
A
稀硫酸和铜片
水和CO2
B
双氧水和MnO2
NaOH溶液和CO2
C
Na2CO3溶液和稀硫酸
NaOH溶液和SO2
D
H2O和NH3
硝酸银溶液和HCl
A．
A
B．
B
C．
C
D．
D
11．（2分）如图所示装置，有洗气、储气等用途．在医院给病人输氧气时，也利用了类似的装置，并在装置中盛放适量蒸馏水．以下说法不正确的是（ ）
A．
导管B连接供给氧气的钢瓶
B．
导管B连接病人吸氧气的塑胶管
C．
该装置可用来观察输出氧气的速度
D．
该装置可用来调节输出氧气的速度
12．（2分）由碳氢两种元素组成的化合物叫做烃，碳原子在4及以下的烃在常温常压下通常是气体，常温常压下烃C2H4和另一种烃组成的混合气体中碳元素的质量分数为87%，则混入的烃可能是（ ）
A．
CH4
B．
C2H2
C．
C2H8
D．
C8H8
13．（2分）喜树中含有一种被称为喜树碱的生物碱，这种碱的相对分子质量在300～400之间，实验分析得知其元素组成为：
C占69.0%、O占18.4%，且O含量为H的4倍，其余为N，则一个喜树碱分子中含有的原子总数为（ ）
A．
42
B．
43
C．
44
D．
45
14．（2分）已知t℃时，盐M（不含结晶水，相对分子质量为126）的溶解度为S克．在一定量的M的水溶液中加入agM后，恰好为t℃时的饱和溶液．若用M•7H2O代替M，欲使原溶液在t℃时恰好饱和，则需加入M•7H2O的质量（克）为（ ）
A．
2a
B．
（2+
）
C．
D．
（1+
）
15．（2分）下列从原料及有关试剂分别制取相应的最终产物的设计中，理论上正确、操作上可行、经济上合理的是（ ）
A．
C
CO
CO2
Na2CO3溶液
B．
Cu
Cu（NO3）2溶液
Cu（OH）2
C．
CaO
Ca（OH）2溶液
NaOH溶液
D．
Fe
Fe2O3
Fe2（SO）4溶液
二、填空题（本题包括10个小题，共40分）
16．（6分）水是生命之源，与生活生产关系密切．保护水环境、珍爱水资源，是每个公民应尽的责任和义务．
（1）为了防止水的污染，下列做法有利于保护水资源的是 _________ （填编号）．①抑制水中所有动、植物的生长；②不任意排放工业废水；③大量使用化肥农药；④生活污水经过净化处理后再排放．
天然水中含有许多杂质，自来水生产过程中，常用过滤的方法除去水中悬浮的杂质，同时还必须进行消毒．ClO2是一种新型的自来水消毒剂，工业上用Cl2与NaClO2制取ClO2．请配平下列化学方程式：
_________ Cl2+ _________ NaClO2═2NaCl+ _________ ClO2
（2）在化学实验和科学研究中，水也是一种常用的试剂．水分子在特定条件下容易得到一个H+，形成水合氢离子（H3O+）．下列对上述过程的描述不合理的是 _________ （填序号）．
A．氧元素发生了改变B．微粒的组成发生了改变
C．微粒的化学性质发生了改变D．与水分子比水合离子的电子数发生了改变
研究人员最近发现，在一定的实验条件下，给水施加一个弱电场，在常温、常压下，水可以结成冰，称为“热冰”．“热冰”有许多实用价值，如开发新药、用于纳米打印机等，还可能用来 _________ （填写序号）
A．代替干冰B．防止冰川熔化C．在室温下制作冰雕D．建室温溜冰场
（3）医药上可用石膏来固定骨折部位．石膏有熟石膏（CaSO4•
H2O，一种白色粉末）和生石膏（CaSO4•2H2O，一种坚硬的固体）两种，固定骨折的石膏是 _________ （填化学式）．固定时发生反应的化学方程式 _________ ．
17．（3分）CO与PdCl2反应产生黑色金属钯粉末（反应中有水参加），用此来检测CO对环境的污染情况，此反应的化学方程式为：
_________ ，反应中CO具有 _________ 性．
18．（4分）某金属A的氯化物溶液200 g，溶质质量分数为5.55%．向其中加入AgNO3溶液至不再产生沉淀为止，过滤干燥得沉淀的质量为28.7 g．该金属的相对原子质量为 _________ ．可确定A为 _________ 元素，其氯化物的化学式为 _________ ．
19．（5分）氧化铜（黑色）、氧化亚铜（红色）都可用作玻璃或瓷器着色剂，在高温下4CuO
2Cu2O+O2↑．用木炭还原CuO除了发生：
2CuO+C
2Cu+CO2↑的反应外，还可发生其他反应，请写出木炭与氧化铜发生的其他反应的化学方程式 _________ ．
Cu2O在酸性溶液中不稳定，可发生自身氧化还原反应生成Cu2+和Cu．简述如何用最简便的实验方法来检验CuO经木炭还原所得到的红色物质中是否含有Cu2O：
_________ ．
20．（5分）根据下表中溶解度（20℃）：
溶质
CaSO4•2H2O
CaCO3
BaSO4
溶解度g/100gH2O
0.201
0.0065
0.00017
为确认CaCO3溶解度小于CaSO4•2H2O，做以下实验：
CaSO4•2H2O（固）和Na2CO3溶液混合、搅拌、过滤并用蒸馏水洗涤沉淀．取少量滤液用HCl溶液酸化后再加BaCl2得BaSO4沉淀，溶液中SO42﹣可能源于：
1 _________ ；
2 _________ ．
取少量经水洗涤的沉淀，和盐酸反应逸出的气体能使澄清Ca（OH）2变混浊，发生了上述两个可能中的哪个反应，写出该反应的化学方程式：
_________ ．
21．（3分）已知KNO3、Cu（NO3）2、AgNO3三种硝酸盐热分解化学方程式如下：
①2KNO3
2KNO2+O2↑；②2Cu（NO3）2
2CuO+4NO2↑+O2↑；③2AgNO3
2Ag+2NO2↑+O2↑；又知NO2与O2在水中反应的化学方程式如下：
④4NO2+O2+2H2O═4HNO3
某固体可能由上述三种硝酸盐中的一种或几种组成．取适量该固体充分加热，得到一定量的气体，将这些气体通入水中，结果全部被吸收，没有剩余，回答：
（1）若该固体是纯净物，指出是哪种盐，为什么？
_________ ．
（2）该固体不可能是混合物，为什么？
_________ ．
22．（6分）钨是熔点最高的金属，是重要的战略物资，广泛用于钢铁工业、电真空照明材料等方面．钨在自然界主要以钨（+6价）酸盐的形式存在．有开采价值的钨矿石是白钨矿和黑钨矿．黑钨矿的主要成分是铁和锰的钨酸盐，化学式常写成FeWO4、MnWO4．黑钨矿传统冶炼工艺的第一阶段是碱熔法（如下图，已知钨酸是一种难溶性强酸、对热不稳定）．
其中A、B、C都是钨的化合物．
（1）写出A的化学式：
A _________ ；写出生成B的化学方程式：
_________ ；由产品C得到高纯度的钨，应该用H2作还原剂，写出用H2还原三氧化钨的化学方程式：
_________ ．
（2）目前，冶炼拉制钨丝的金属钨，都用组成为非整比的钨氧化物为原料，这种氧化钨中存在五价和六价两种价态的钨．试确定组成为WO2.9的氧化钨中这两种价态的钨原子数之比等于 _________ ．
23．（4分）潜水员下潜10 m，所受压强约为2×105Pa（p大气压+p水柱压），下潜20 m，约为3×105Pa．已知某温度时，He、N2、O2在1mL水中溶解体积依次为：
0.008mL、0.013mL、0.025mL．又知，压强不很大时，气体溶解于水的体积几为定值．如N2的压强分别为1×105Pa、2×105Pa、3×105Pa时，在1mL水中溶解体积均为0.013mL．
（1）为什么供潜水员呼吸的是He和O2的混合气体？
（设气体在血液中溶解体积和水中的相近） _________ ．
（2）为什么潜水员上浮速度不能快？
_________ ．
24．（4分）分别用（20℃）饱和NaOH溶液、饱和KOH溶液和等质量、等质量分数的FeCl3溶液反应得Fe（OH）3沉淀：
Fe3++3OH﹣═Fe（OH）3↓
实验中发现，Fe（OH）3完全沉淀时，所需饱和NaOH溶液的质量少于饱和KOH溶液，为什么？
（20℃时，NaOH、KOH溶解度分别为109克，112克） _________ ．
三、实验题（本题包括4个小题，共20分）
25．（5分）某同学将一小包铜粉和锌粉的混合物放入一定量的硝酸银溶液中，使其充分反应后过滤，得到固体和蓝色滤液，并对滤液的组成进行探究．
（1）锌和硝酸银溶液反应的化学方程式是 _________ ．
（2）同学们对滤液中所含的溶质做出多种猜想，其中有两种猜想可能成立，这两种猜想是：
①溶质为 _________ ；②溶质为 _________ ．
（3）请你设计两种实验方案来验证以上猜想．
方案
实验操作
实验现象
结论
方案一
_________
如果 _________
猜想 _________ 成立
方案二
_________
如果 _________
猜想 _________ 成立
26．（6分）亚硝酸钠是实验室常用的试剂，实验室一般用亚硝酸钠溶液与氯化铵溶液反应来制取N2．N2的化学性质十分稳定，但在一定条件下能与H2部分化合生成NH3．下图为制取少量NH3的装置（制取H2的装置已略去）：
（1）C装置的硬质试管中发生反应的化学方程式为 _________ ．
（2）反应时N2和H2的最佳质量比是 _________ ．如果按此比例进行反应，反应时，D中导管口是否会逸出气泡？
（已知NH3极易溶于水），说明逸出气泡的原因：
_________ ．
（3）B中浓硫酸的作用是 _________ ．
（4）用实验方法证明确实有NH3生成：
_________ ．
27．（9分）某学习小组用如右图所示装置测定锌铜合金中锌、铜的质量分数．
（1）实验前，先将锌铜合金在稀酸中浸泡片刻，其目的是：
_________ ；
（2）实验操作步骤有：
检查气密性，将药品和水装入各仪器中，连接好装置后，再进行的操作还有：
①记录C的液面位置；②将B中剩余固体过滤，洗涤，干燥，称重；③待B中不再有气体产生并恢复至室温后，记录C的液面位置；④由A向B滴加足量试剂；⑤检查气密性．上述再进行的操作的顺序是 _________ （填序号）；记录C的液面位置时，除视线平视外，还应 _________ ；
（3）B中发生反应的化学方程式为 _________ ；
（4）若实验用锌铜合金的质量为ag，与酸充分反应后，测得氢气体积为V L，为求出合金中锌、铜的质量分数，还缺少的一个数据是 _________ ；
A．反应前加入稀酸的体积B．反应前加入稀酸的质量分数
C．实验前反应装置中空气的体积D．实验条件下氢气的密度
（5）若实验用锌铜合金的质量为ag，与酸充分反应后，B中剩余固体的质量为b g，则锌的质量分数为 _________ ；
（6）实验过程中，若未洗涤过滤所得的不溶物，则测得锌的质量分数将 _________ （填“偏大”“偏小”或“不受影响”）．
四、计算题（本题包括2个小题，共10分）
28．（4分）金属单质A和非金属单质B可生成化合物A2B，反应的化学方程式为2A+B
A2B．某校一课外小组的甲、乙、丙三个学生分别在实验室内做该实验，充分反应时，所用A和B的质量a和b各不相同，但总质量相等，都是8.0g．有关实验数据记录如下．试求丙学生实验中a：
b的值可能是多少？
A的用量
B的用量
A2B的质量
甲
7.0 g
1.0 g
5.0 g
乙
4.0 g
4.0 g
5.0 g
丙
a g
b g
3.0 g
29．（6分）自然界存在着一种白云石的矿石，其化学式是xCaCO3•yMgCO3．（其中x、y为最小正整数比）．以它为原料，可制取耐火材料等．
（1）称取2.76 g白云石，加热到质量不再变化，冷却到室温，再称量固体质量为1.44g．试通过计算写出白云石的化学式．
（2）若再称取2.76g白云石，研碎后与过量炭粉混合，放在特定仪器中隔绝空气强热一段时间后，测得白云石分解率为a（设白云石CaCO3、MgCO3同比分解），生成V L一氧化碳（密度为：
1.25g/L）．（已知CaO+3C
CaC2+CO；2MgO+5C
Mg2C3+2CO）
①试计算V为多少L？
（用a代数式表示）．
②请在右图中画出V和a的关系图．
30．附加题：
社会实践活动中，课外兴趣小组对某钢铁厂的铁矿石样品和钢样进行实验、分析、计算，了解了该钢铁厂生产原料、产品的相关信息．下面请你根据他们的实验帮助计算回答：
取该厂的某钢样粉末28.36g（假设只含Fe和C），在氧气流中充分反应，将产生的气体通入足量的澄清石灰水中，得到3g白色沉淀．
（1）计算此钢样粉末中铁和碳的质量之比．
（2）再取三份不同质量的钢样粉末分别加到50g质量分数相同的硫酸中，充分反应后，测得的实验数据如下表所示：
（标准状况下，2gH2的体积为22.4 L）
实验序号
Ⅰ
Ⅱ
Ⅲ
加入钢样粉末的质量/g
2.836
5.672
8.508
生成气体的体积（标准状况）/L
1.12
2.24
2.80
请根据表中数据计算硫酸中H2SO4的质量分数．
（3）若在实验Ⅱ中继续加入mg钢样粉末，计算反应结束后剩余的固体质量为多少？
（用含m的代数式表示）
2011年第二十一届“天原杯”全国初中学生化学素质和实验能力竞赛复赛试题
参考答案与试题解析
一、选择题（本题包括15个小题，每小题2分，共30分．每小题有1个或2个选项符合题意．若有两个答案的错1个不得分，漏选1个扣1分．请将答案填在下表相应题号的空格内．）
1．（2分）联合国决定2011年为“国际化学年”，以纪念化学所取得的成就以及对人类文明的贡献为宗旨．下列提法不符合其宗旨的是（ ）
A．
化学是一门创造新物质的科学，是自然科学中创造新物质最多的科学领域
B．
普及化学知识，宣传化学贡献，提高公众科学素质
C．
让公众更多地了解化学为满足社会需求所作出的贡献，鼓励人们尤其是青少年学习化学的兴趣，激发他们创造未来化学的热情
D．
推广食用不含任何化学物质的绿色食品
考点：
化学的用途；化学的研究领域．1394525
专题：
化学与生活．
分析：
A、根据化学的定义判断．
B、根据化学的用途和学科分类判断．
C、根据化学的定义和用途判断．
D、根据辩证唯物主义观点判断．
解答：
解：
A、化学是研究物质的组成、结构、性质及其变化规律的科学，不仅研究自然界中存在的物质，还研究和创造自然界中不存在的物质，所以正确．
B、化学分支有生物化学学科，化学在生命科学中发挥着越来越重要的作用，所以正确．
C、利用化学可以开发新能源和新材料，以改善人类生存的条件，所以正确．
D、化学为人类提供了丰富的生活和生产资料，同时化工生产也带来了一些环境污染问题，但这些问题是利用化学知识可控的，绿色食也含有化学物质：
所以错误．
故选D．
点评：
化学是研究物质的组成、结构、性质及其变化规律的科学，我们研究物质的目的是为了应用，了解化学的用途有利于培养学习兴趣，提高社会责任感．
2．（2分）关于天然气的下列叙述中不正确的是（ ）
A．
天然气和沼气的主要成分都是甲烷
B．
液化石油气灶具改为天然气作燃料，燃烧时应减小进空气量或增大进天然气量
C．
天然气与空气混合点燃，不会发生爆炸
D．
与煤炭相比，天然气燃烧产生的废气中，SO2等污染物较少
考点：
甲烷、乙醇等常见有机物的性质和用途．1394525
专题：
碳单质与含碳化合物的性质与用途．
分析：
根据物质的性质进行分析，可燃性气体不纯时点燃或加热易发生爆炸事故，根据反应的化学方程式即可确定物质燃烧时所需要氧气的量．
解答：
解：
A、天然气和沼气的主要成分是甲烷，故A正确；
B、液化气的主要成分是丁烷，天然气的主要成分是甲烷，
2C4H10+13O2
8CO2+10H2O
213
CH4+2O2
CO2+2H2O
12
根据反应的化学方程式可以发现，丁烷燃烧时需要的氧气量大，故将液化石油气灶具改为天然气作燃料，燃烧时应减小进空气量或增大进天然气量，故B正确；
C、天然气属于可燃性气体，与空气混合点燃会发生爆炸事故，故C错误；
D、煤中含有硫元素，燃烧时易生成二氧化硫，天然气燃烧时的废气中二氧化硫的含量少，故D正确；
故选C．
点评：
本题考查了常见有机物的性质，完成此题，可以依据已有的知识进行，在解决燃气灶改换燃料气时进风口和进气口的问题时，可以依据反应的化学方程式来进行解决．
3．（2分）三甲基一氯硅[（CH3）3SiCl]是一种生产有机硅化合物的原料，遇明火或氧化剂会引起爆炸，在空气中燃烧生成一氧化碳、二氧化碳、二氧化硅和氯化氢，另外与水接触可产生盐酸．下列说法错误的是（ ）
A．
保存三甲基一氯硅时应密封防水
B．
扑灭三甲基一氯硅引发的着火，应使用二氧化碳、干粉灭火剂，并用弱碱性水处理
C．
三甲基一氯硅水溶液pH小于7
D．
三甲基一氯硅由碳、氢、硅、氯四个原子构成
考点：
化学性质与物理性质的差别及应用；溶液的酸碱性与pH值的关系；分子、原子、离子、元素与物质之间的关系．1394525
专题：
新信息筛选题．
分析：
由题意：
三甲基一氯硅[（CH3）3SiCl]是一种生产有机硅化合物的原料，遇明火或氧化剂会引起爆炸，在空气中燃烧生成一氧化碳、二氧化碳、二氧化硅和氯化氢，另外与水接触可产生盐酸．故：
应密封防水；其引发的着火，应使用二氧化碳、干粉灭火剂，并用弱碱性水处理；水溶液pH小于7．
解答：
解：
A、保存三甲基一氯硅时应密封防水，说法正确，因为与水接触可产生盐酸，故A正确；
B、扑灭三甲基一氯硅引发的着
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