2006年上海市“白猫杯”青少年应用化学与技能竞赛（高中组初赛试题）
编号__________学校________年级____姓名得分
H
1.00 1．试卷满分为100分。竞赛时间为90分钟，应使用黑色或蓝色圆珠笔或钢笔答题。 He
4.003 Li
6.941 Be
9.012 2．试题答案全部写在试卷上，时间到，立即离场。
3．共8页，允许使用非编程计算器及直尺等文具。
4．答题须用的相对原子质量请从表中查找。 B
10.81 C
12.01 N
14.01 O
16.00 F
19.00 Ne
20.18 Na
22.99 Mg
24.31 Al
26.98 Si
28.09 P
30.97 S
32.07 Cl
35.45 Ar
39.95 K
39.10 Ca
40.08 Sc
44.96 Ti
47.88 V
50.94 Cr
52.00 Mn
54.94 Fe
55.85 Co
58.93 Ni
58.69 Cu
63.55 Zn
65.39 Ga
69.72 Ge
72.61 As
74.92 Se
78.96 Br
79.90 Kr
83.80 Rb
85.47 Sr
87.62 Y
88.91 Zr
91.22 Nb
92.91 Mo
95.94 Tc
[98] Ru
101.1 Rh
102.9 Pd
106.4 Ag
107.9 Cd
112.4 In
114.8 Sn
118.7 Sb
121.8 Te
127.6 I
126.9 Xe
131.3 Cs
132.9 Ba
137.3 La-Lu Hf
178.5 Ta
180.9 W
183.8 Re
186.2 Os
190.2 Ir
192.2 Pt
195.1 Au
197.0 Hg
200.6 Tl
204.4 Pb
207.2 Bi
209.0 Po
[210] At
[210] Rn
[222] Fr
[223] Ra
[226] Ac-Lr
一.填充题（共63分）
1.为了延长铝锅的寿命，应做到：既不烹调和存放酸性的(2分)食物，也不烹调和存放碱性的(2分)食物。否则，铝锅将因腐蚀而受损。其腐蚀过程反应的化学方程式分别为：
Al2O3+6H+→2Al3++3H2O(2分)；Al2O3+2OH－→2AlO2－+H2O(2分)。
2.对烷基苯磺酸钠是洗衣粉中常用的表面活性剂之一，它可以通过对烷基苯磺酸与某些试剂反应而制得。试写出五种能与对烷基苯磺酸反应制取对烷基苯磺酸钠的物质（填化学式）：①Na②NaOH③Na2O④Na2O2⑤Na2CO3。其中，最优先被选用的是NaOH（或Na2CO3）。写出由它与对烷基苯磺酸反应的化学方程式：2R–C6H4–SO3H+Na2CO3→2R–C6H4–SO3Na+CO2↑+H2O。(2分)(或“R–C6H4–SO3H+NaOH→R–C6H4–SO3Na+H2O”)。
3．在寒冷的冬天，我们常常看到汽车司机向水箱里加入一种无色的液体，该液体的名称是_乙二醇；其作用是_降低水的冰点，以防止水箱中的水结冰。
4．某化工厂以一种含杂质铁的氧化铜为原料制备无水氯化铜。为此，必须先将此氧化铜与盐酸
金属离子 pH 开始沉淀 沉淀完全 Fe2+ 7.6 9.6 Cu2+ 4.4 6.4 Fe3+ 2.7 3.7 反应，并再采取适当的措施制成纯净的氯化铜溶液。下表列出了Fe2+、Fe3+和Cu2+三种离子生成氢氧化物沉淀的pH范围：试根据表中数据回答有关的问题：（1）为什么不能用直接加碱的方法除去氯化铜溶液中的Fe2+?沉淀Fe2+的条件是：pH＞7.6,而在此条件下Cu2+离子早已沉淀完全。因此不可能使Fe2+和Cu2+分离。
（2）实际生产中的做法是先在氯化铜溶液中通入氯气，然后再用合适的试剂调节溶液的pH，使杂质铁以氢氧化物沉淀的形式析出。该过程中通入氯气的目的是将Fe2+氧化成Fe3+，因为Fe3+与Cu2+很容易通过调节pH来使它们分离。pH应调节到pH＝3.7~4.4。范围之内。
（3）用来调节溶液pH的最佳试剂是C。（填选项字母）。
A．氢氧化钡B.碳酸镁C.氧化铜D.稀盐酸
5．化学兴趣小组的同学正在研讨从二氧化硅制取硅的问题。他们记得课本中提到用过量炭作还原剂还原二氧化硅时除了生成单质硅以外，还生成副产物碳化硅（SiC）。于是他们考虑改用还原剂，以便使反应只生成硅而不发生副反应。经过讨论，他们选择了“镁”作还原剂，并决定以实验来证实设想的可行性。他们将干燥的河沙（含有少量杂质的SiO2）跟镁粉按15:20的质量比混合后，放入试管中加热。少顷，两者发生了剧烈反应。冷却后，将其倒入盛稀盐酸的烧杯中，以除去过量的镁。岂知出现了奇怪的现象：伴随气泡从液体中逸出时的“噗噗”声之外，又产生了闪闪烁烁的火光。试根据上述现象，回答：（1）河沙与镁粉在上述条件下反应的化学方程式是：2Mg+SiO2→2MgO+Si(2分)；4Mg+SiO2→2MgO+Mg2Si(2分)。（2）加热时生成的产物投入稀盐酸中时，产生的气体是_SiH4__（填化学式）。
闪光反应的化学方程式是：）SiH4+2O2→SiO2+2H2O(2分)____________。
6．氨基酸是生物体内合成蛋白质的基础物质，人体内的蛋白质全部是由二十多种氨基酸所组成。氨基酸的分子式(以“CxHyOzNw”表示)可用燃烧法在下图所示的装置中进行测定。
测定的大致步骤为：先精确称取一定量的氨基酸放置在硬质玻管中，通入纯氧并加热，使其在玻管中完全燃烧。然后测出燃烧产生的某些产物的质量或体积，根据这些质量和体积的数据，即可通过计算确定氨基酸的分子式。试填充回答问题：（1）开始加热前，须先通入一段时间的氧气，其目的是因为实验后期要测定反应中产生的氮气，所以必须排除原来存在于系统中的氮气。
（2）加热试样时所发生反应的化学方程式（须配平）是：CxHyOzNw+(x+y/4–z/2)O2xCO2+y/2H2O+w/2N2。___。
（3）盛放氢氧化钠、连苯三酚混合溶液（该溶液具有碱性和还原性）的洗气瓶在本实验中所起的作用是：_）吸收掉进入洗气瓶的气体中存在的氧气。____________________________________。
（4）读取N2的体积时，应注意的问题是：①视线与量筒内液面持平；____；
②_将量筒中的液面调节到与盛连苯三酚的洗气瓶中的液面持平。___________________
（5）为什么玻管中氨基酸完全燃烧后，还须继续通入一段时间的氧气①将玻管中的燃烧产物驱赶进相应的吸收管，让它们被各吸收剂吸收。②防止浓硫酸因撤去酒精灯而倒吸__。
(6)本实验除须测出V(N2)(STP)外，还须测定的数据有(填字母)：A、_、B_。
A.生成的CO2的质量B.生成的H2O的质量C.通入氧气的体积
D．氢氧化钠和连苯三酚混合溶液增加的质量E．被测氨基酸的相对分子质量
7．溶液中的Mn2+离子常用试剂过二硫酸钾[K2S2O8]或过二硫酸铵[(NH4)2S2O8]鉴定。鉴定时先将溶液酸化，然后滴入少量硝酸银溶液（Ag+是反应的催化剂），最后加入少量固体的过二硫酸钾或过二硫酸铵。如果存在Mn2+离子，则溶液呈现紫红色。试根据所用的试剂和呈现的现象回答：
（1）写出上述反应的离子方程式：2Mn2++5S2O82－+8H2O2MnO4－+10SO42－+16H＋_；
（2）此反应的还原剂是Mn2+；，它的氧化产物是MnO4。
（3）上述鉴定中，适宜于用来酸化溶液的酸是：H2SO4，HNO3（任举两种，填化学式）
可能的组合情况 存在的溶质 溶质存在的条件 ① B、C、F n(B)＞2n(C) ② B、D、F n(B)＞2n(D) ③ B、C、D、F n(B)＞2[n(C)+n(D)] ④ ―― ―― 8．某无色溶液中，可能含有下列钠盐中的若干种：(A)氯化钠(B)硫化钠(C)亚硫酸钠(D)硫代硫酸钠(E)硫酸钠(F)碳酸钠。为弄清该溶液中溶质的成份，某同学进行了试探。他取出少量该溶液，加入适量稀硫酸，发现有浅黄色的沉淀析出，同时还有气体产生。此气体具有臭鸡蛋的气味，可使澄清的石灰水变浑浊，但不能使品红试液褪色。根据上述实验现象，回答下列问题：（1）生成气体的成分是CO2，H2S(填分子式)。（2）原无色溶液中一定存在的钠盐是B，F。填相应的字母）。
（3）根据上述现象，请你推测溶液中溶质可能存在哪几种组合情况（有几种填几种，氯化钠不在考虑之列）：
9．将质量和直径均相同的一个银丝圈和一个铁丝圈合并在一起。另取一根长约1尺的棉线，用其一端将合在一起的两个金属丝圈上的任一点结扎牢，然后将两个金属丝圈展开成“∞”字形。用手捏住棉线的另一端，将金属丝圈提起，并小心地将其悬吊在一只盛水的烧杯中（如图）。由于铁丝圈和银丝圈的质量相等，故两者在水中应处于相同的水平位置（即一样髙低）。小心地向两金属圈中间位置的水中滴入“CuSO4+H2SO4”混合液。静置。
（1）数分钟后，应该观察到的现象是_C_____。
A．铁丝圈和银丝圈左右摇摆不定B．金属丝圈保持起始状态不变
C．银丝圈往下沉D．银丝圈向上翘
（2）产生上述现象的原因是：Fe和Ag同时浸在电解质溶液中构成了原电池（1分），Fe圈是负极，Fe逐渐溶解，导致减重（1分）；Ag圈是正极，溶液中的Cu2+离子在该极上获得电子，析出Cu，导致增重（1分）。
（3）用化学方程式表示上述变化：铁丝圈上：Fe－2e→Fe2+；（2分）_；
银丝圈上：Cu2++2e→Cu；（2分）；烧杯中的总反应：Fe+Cu2+→Fe2++Cu。（2分）_。
二.简答题（共37分）
第一份 第二份 第三份 样品的质量／g 7.54 15.08 35.00 二氧化硫的体积／L 0.672 1.344 2.688 硫的质量／g 0.8 1.6 3.2 1．Na2S2O3·5H2O(俗称“大苏打”，商品名“海波”)是照相业冲晒胶卷或照片所用定影剂中必需的成分。工业上制得的Na2S2O3·5H2O晶体中常常含有少量的Na2SO3和Na2SO4杂质。为了测定某一批“海波”商品的成分，称取三份质量不同的该样品，分别加入相同浓度的硫酸溶液30mL，充分反应后过滤出硫黄沉淀并称重，再加热滤液使生成的SO2全部逸出并精确测量其体积（STP）。所得数据列于下表：
（1）计算所用硫酸溶液的物质的量浓度。
（1）从表中数据分析，只有第三份试样的反应中硫酸是耗尽的，因此应以第三份试样的数据进行硫酸量的计算。又因生成二氧化硫的物质的量等于消耗硫酸的物质的量，故n(SO2)＝n（H2SO4）＝2.688/22.4＝0.12mol
∴C(H2SO4)＝0.12mol/(30×10―3L)＝4mol/L（2分）
（2）根据以上实验数据，分析该样品中的组成（C（1分））。A.仅含有Na2S2O3·5H2O
B.含有Na2S2O3·5H2O和Na2SO3，无Na2SO4C.含有Na2S2O3·5H2O、Na2SO3和Na2SO4
（2）分析：因第三份试样未完全反应，因此计算固体的质量应以第一份或第二份试样的数据为准。今以第二份试样的数据进行计算。∵n(S)＝n(Na2S2O3)＝1.6/32＝0.05mol
n(Na2SO3)＝n(SO2)―n(S)＝1.344/22.4―1.6/32＝0.06―0.05＝0.01mol
由于m(Na2S2O3·5H2O)+m(Na2SO3)＝0.05mol×248g/mol+0.01mol×126g/mol
＝13.66g＜15.08g，所以有Na2SO4存在（1分）
（3）设将30.16g该样品和aL上述硫酸溶液混合加热时生成SO2bL（STP）。试讨论：当a值在不同取值范围时，相应的b值各是多少（可用数据或含a的关系式表示）。
（3）当0＜a≤0.03L时，b＝89.6aL（2分）当a＞0.03L时，b＝2.688L（2分）
2．地球上石油资源日益匮乏，数十年后油矿将枯竭，目前油价正节节攀升，阻碍了世界经济的发展。因此，寻找新能源和研制新的液体燃料已成为目前世界的当务之急。于是，用CO和H2作为原料合成甲醇的反应就受到了人们的青睐。该反应是在高温、高压条件下进行的可逆反应：CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)，其平衡移动的规律服从勒沙特里原理。
今在温度为736K的条件下，把H2和CO按m：1的物质的量之比压入一个体积为10L的容器中进行反应。回答下列问题：（注意：以下各题都要求写出解题过程！）
（1）以“α”表示CO的转化率，“y”表示平衡混合物中甲醇的体积分数，试
推导出m、α、y三者之间的关系式，并以y＝f（α，m）的形式表示出来。
2．(1)y＝α/(m－2α+1)（1分）
解题步骤：
CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)
起始时物质的量（mol）：1m0（1分）
平衡时物质的量（mol）：1－αm－2αα（1分）
平衡时气体的总物质的量＝（1－α）+（m－2α）+α＝1+m－2α（1分）
∴y＝α/(m－2α+1)
（2）若起始时n(CO)＝1mol，n(H2)＝2mol，反应达平衡时，α＝0.45。
则平衡混合物中甲醇的体积分数是多大？
（2）根据题意可知：α＝0.45，m＝2（1分）；将它们代入上式：
y＝0.45/(2－2×0.45+1)＝21.43%（1分）
（3）计算该反应在736K时的平衡常数K。
（3）K=67.6（1分）
解题步骤：CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)
起始时物质的量（mol）：120（1分）
平衡时物质的量（mol）：1－0.452－2×0.450.45（1分）
平衡时的浓度（mol/L）：（1－0.45）/10(2－2×0.45)/100.45/10（1分）
K＝（0.45/10）/[(1－0.45)/10][(2－2×0.45)/10]2（1分）＝67.6
3．已知烯键碳原子上连接羟基的结构通常不稳定，羟基中的氢原子容易自动迁移到烯键的另一个碳原子上，形成较为稳定的羰基化合物：有机分子内或有机分子间常可发生脱去水分子的反应，这类反应统称为脱水反应。下列各有机物的转化关系图中，就有6步可以看作是脱水反应（所有的反应条件和其他无机物都已略去）。请根据图中情景推断化合物A、B、E、G的结构简式。
3．（本题共8分，每个结构简式2分）
A．B．C.E．CH3CHO
4．某结晶水合物含有两种阳离子和一种阴离子。称取两份质量均为1.96g的该物质，分别制成溶液。一份加入足量Ba(OH)2溶液，生成白色沉淀，随即沉淀变为灰绿色，最后带有红褐色；将此悬浊液加热，逸出一种能使湿润的红色石蕊试纸变蓝的气体；再在其中加入稀盐酸，发现红褐色沉淀溶解并显露出白色沉淀；该沉淀经洗涤和干燥，得到白色固体2.33g。另一份溶液中加入含0.001molKMnO4的酸性溶液，MnO4－恰好完全被还原为Mn2＋。请回答以下问题：
（1）该结晶水合物中含有的两种阳离子分别是NH4＋和_Fe2＋，阴离子是SO42－。
（2）试通过计算确定该结晶水合物的化学式。
（2）据题意：n(SO42－)＝2.33g/233g/mol＝0.01mol（1分）
5Fe2＋+Mn04－+8H＋→5Fe3＋+Mn2＋+4H2O（1分）
51
n(Fe2＋)0.001mo1
n(Fe2＋)＝0.001mol×5＝0.005mol（1分）
根据离子化合物中阴、阳离子电荷平衡的原理，则
n(NH4＋)+2n(Fe2＋)＝2n(SO42－)（1分）
n(NH4＋)＝0.01mol（1分）
n(H2O)＝＝0.03mol（1分）
该结晶水合物的化学式为(NH4)2Fe(SO4)2?6H2O[或(NH4)2SO4?FeSO4?6H2O]（1分）
2006年上海市“白猫杯”青少年应用化学与技能竞赛（初赛）参考答案和评分标准
一.填充题（共63分）
（每一个化学反应方程式为2分，
其它除特别标明者外，每一空格均1分，）
1．（本题共6分）酸性的；碱性的；
Al2O3+6H+→2Al3++3H2O(2分)；Al2O3+2OH－→2AlO2－+H2O(2分)。
2．（本题共8分）
Na；NaOH；Na2O；Na2O2；Na2CO3。
NaOH（或Na2CO3）。
2R–C6H4–SO3H+Na2CO3→
2R–C6H4–SO3Na+CO2↑+H2O。(2分)
(或“R–C6H4–SO3H+NaOH→R–C6H4–SO3Na+H2O”)
3．（本题共2分）乙二醇；
降低水的冰点，以防止水箱中的水结冰。
4．（本题共4分）
（1）沉淀Fe2+的条件是：pH＞7.6,而在此条件下Cu2+离子早已沉淀完全。因此不可能使Fe2+和Cu2+分离。
（2）将Fe2+氧化成Fe3+，因为Fe3+与Cu2+很容易通过调节pH来使它们分离。
pH＝3.7~4.4。
（3）C。
5．（本题共7分）
（1）①2Mg+SiO2→2MgO+Si(2分)；
②4Mg+SiO2→2MgO+Mg2Si(2分)。
（2）SiH4
（3）SiH4+2O2→SiO2+2H2O(2分)
6．（本题共10分）
（1）因为实验后期要测定反应中产生的氮气，所以必须排除原来存在于系统中的氮气。
（2）CxHyOzNw+(x+y/4–z/2)O2
xCO2+y/2H2O+w/2N2。（2分）
（3）吸收掉进入洗气瓶的气体中存在的氧气。
（4）①视线与量筒内液面持平；
②将量筒中的液面调节到与盛连苯三酚的洗气瓶中的液面持平。
（5）①将玻管中的燃烧产物驱赶进相应的吸收管，让它们被各吸收剂吸收。
②防止浓硫酸因撤去酒精灯而倒吸。
二.简答题（共37分）
1．（本题共8分）
（1）从表中数据分析，只有第三份试样的反应中硫酸是耗尽的，因此应以第三份试样的数据进行硫酸量的计算。又因生成二氧化硫的物质的量等于消耗硫酸的物质的量，故
n(SO2)＝n（H2SO4）＝2.688/22.4＝0.12mol
∴C(H2SO4)＝0.12mol/(30×10―3L)
＝4mol/L（2分）
（2）C（1分）
分析：因第三份试样未完全反应，因此计算固体的质量应以第一份或第二份试样的数据为准。今以第二份试样的数据进行计算。
∵n(S)＝n(Na2S2O3)＝1.6/32＝0.05mol
n(Na2SO3)＝n(SO2)―n(S)
＝1.344/22.4―1.6/32
＝0.06―0.05
＝0.01mol
由于m(Na2S2O3·5H2O)+m(Na2SO3)
＝0.05mol×248g/mol+0.01mol×126g/mol
＝13.66g＜15.08g，所以有Na2SO4存在（1分）
（3）当0＜a≤0.03L时，b＝89.6aL（2分）
当a＞0.03L时，b＝2.688L（2分）
2．
2．（本题共11分）
(1)y＝α/(m－2α+1)（1分）
解题步骤：
CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)
起始时物质的量（mol）：1m0（1分）
平衡时物质的量（mol）：1－αm－2αα（1分）
平衡时气体的总物质的量＝（1－α）+（m－2α）+α＝1+m－2α（1分）
∴y＝α/(m－2α+1)
（2）根据题意可知：α＝0.45，m＝2（1分）；将它们代入上式：
y＝0.45/(2－2×0.45+1)＝21.43%（1分）
（3）K=67.6（1分）
解题步骤：CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)
起始时物质的量（mol）：120（1分）
平衡时物质的量（mol）：1－0.452－2×0.450.45（1分）
平衡时的浓度（mol/L）：（1－0.45）/10(2－2×0.45)/100.45/10（1分）
K＝（0.45/10）/[(1－0.45)/10][(2－2×0.45)/10]2（1分）＝67.6
3．（本题共8分，每个结构简式2分）
A．B．C.E．CH3CHO
4.（本题共10分）
（1）NH4＋、Fe2＋，SO42－（各1分，共3分）
（2）据题意：n(SO42－)＝2.33g/233g/mol＝0.01mol（1分）
5Fe2＋+Mn04－+8H＋→5Fe3＋+Mn2＋+4H2O（1分）
51
n(Fe2＋)0.001mo1
n(Fe2＋)＝0.001mol×5＝0.005mol（1分）
根据离子化合物中阴、阳离子电荷平衡的原理，则
n(NH4＋)+2n(Fe2＋)＝2n(SO42－)（1分）
n(NH4＋)＝0.01mol（1分）
n(H2O)＝＝0.03mol（1分）
该结晶水合物的化学式为(NH4)2Fe(SO4)2?6H2O[或(NH4)2SO4?FeSO4?6H2O]（1分）
-1-
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