第二届无机化学大赛试题及答案[1]



启用前绝密
>第二届无机化学大赛<
命题:胡利斌 周森祥 李运广 主审:陈东旭老师
(温馨提示:本次大赛时间 120 分钟。 ) 一、单选题(10×3 分=30 分)
  1. 下列说法描述错误的一项是: ( ) A. 从宏观角度来看,理想气体的本身体积和分子间的作用力都可以忽略不计。 B. 国际纯粹与应用化学联合会即 IUPAC。 C. 相同质量的同一种物质具有的能量,以气态最高,固态最低。 D. 溶液导电是溶液中离子迁移的结果。
  2. 化学能同时转变热能和光能的事例是: ( ) A. 拍照片 B. 镁条的燃烧 C.开动汽车
D.手枪射击 )

  3. 质量相等的石墨和金刚石在氧气中完全燃烧,放出的热量( A. 相等 B. 石墨多 C. 金刚石多 D. 无法判断

  4. 容积相等的 A、B 两容器,A 的容积可变,而 B 的容积固定。在 A 和 B 中各装入相同量的 2和O2 ,在同 SO 温下达到平衡时,A 中 SO2 的转换率为 m,B 中为 n,则 m 和 n 的关系为( ) A. m>n B. m<n C. m=n D. 无法确定
  5. 恒温下,对同一反应来说,下列说法正确的是( A. 某反应物浓度增加,该反应的转化率就增大 B. 方程式中化学计量数相同的反应物转化率相等 C. 转化率和平衡常数都可以表示化学反应的进行程度 D. 转化率和平衡常数都与反应物的最初浓度无关 )

  6. 常温下, 为 12 的氨水和 pH 为 2 的盐酸以等体积混合, pH 则所得溶液中各离子浓度大小顺序正确的是 ( ? + ? + ? + ? A. c(Cl )>c( NH 4 )>c(OH )>c( H ) B. c(Cl )>c( NH 4 )>c( H )>c(OH ) + + C. c( NH 4 )>c(Cl ? )>c( H + )>c(OH ? ) D. c( NH 4 )>c(Cl ? )>c(OH ? )>c( H + )
  7. 在 1000℃和
  98.7kPa 下,硫蒸气的密度为
  0.597g/L,此时硫的分子式应为( A. S 8 B. S 4 C. S 2 D. S )


  8.下列说法有误的一项是( ) A.拉乌尔定律只适用于非电解质稀溶液,而对于电解质溶液或浓溶液则会出现较大偏差。 B.物质聚集态中,用 s 表示固体,用 g 表示气体,用 l 表示液体。 C.质量作用定律只适用于一步完成的基元反应。 D.吕查德里原理适用于所有的动态平衡。

  9.pH 为
  3.4 的硫酸溶液和 pH 为
  9.6 的烧碱溶液混合后,溶液 pH=
  7.
  0,则硫酸溶液和烧碱溶液的体积比约为 ( ) A.1∶1 B. 1∶10 C. 1∶20 D. 1∶9
  10.一密闭容器中有数种互不发生化学反应的气体,保持温度不变,吸收其中某一组分使总压减小,则其余气 体分压将( ) A.减低 B.升高 C.不变 D.无法估计 二、填空题(10×2 分=20 分)
  11.盐水泡咸鱼,以减低咸鱼咸度应用了_____原理。
  12. 反应MnO2 ( s ) + 4 H + ( aq ) + 2Cl ? ( aq )   Mn 2 + ( aq ) + Cl 2 ( g ) + 2 H 2 O (l ) 的标准平衡常数 K θ 的表达式为 → _______。
  13.18℃下在
  5.0L 的容器中放入
  0.20molH
  2、 gCO2和14 g的O
  2,则容器的总压是_____,各气体的分 20 压是____、____、____。
  14.已知 25℃,BaSO4 的溶解度是
  0.00242g/100g 水,则该温度下 BaSO4的溶度积是_____。
  15.当溶液中存在与难溶电解质具有共同离子的其他电解质时,难溶电解质的溶解度____,这种现象称为 ____。溶液中存在的其他电解质还会对难溶电解质的溶解产生____,这种效应会使难溶电解质的溶解 度_____。
  16.用惰性材料做电极电解 MgCl2 水溶液,阳极反应为_______,阴极反应为______。
  17.用铁屑和硫酸铜制备硫酸亚铁时,要保持铁屑过量的原因是_______,还要保持溶液为酸性的目的 是________。
  18.从温度和压力的条件考虑,实际气体接近理想气体的条件是________。
  19.盐的水解反应是___反应的逆反应,前者是___反应(吸热或放热) ,温度升高,标准水解常数 K h _ ___(变大、变小或不变) 。水解度____(变大、变小或不变) θ 3+ 2+ θ
  20.已知 ? Fe / Fe >? Cu 2 + / Cu 试确定该化学反应的离子方程式________。 三、应用题(10 分)
  21.人体血液的 pH 应维持在
  7.
  35~
  7.45 的范围内,否则将导致生病或者死亡。维持这一生理的原因是什 么?试结合实际,应用所学知识加以分析。 (温馨提示:本题和 22 题答案写在本页的背面) 四、设计题(15 分)
  22.工业上常采用氨的氧化法生产硝酸,即:将氨与氧气在一定条件下催化氧化。试结合化学反应速率和 化学平衡提出你的最佳设计方案。 五、计算题(8+8+9=25 分)
  23.将
  0.2mol 的 HAc 溶液和 HCl 溶液等体积混合,求: (
  1)混合溶液的 pH 值; (
  2)溶液中 HAc 的解离度。

  24.如何配制
  0.1L pH=
  4.80 的缓冲溶液?(提示:以 HAc-NaAc 为缓冲对,试通过计算说明配制方法)

  25.在
  0.10mol/L 硫酸铜溶液中含有
  0.010mol/L 的 Fe 3+ ,应控制溶液的 pH 为多大时,才能够除去 Fe 3+?
θ (已知 K sp Fe(OH )3 =
  2.97 × 10 ?39 )
第二届无机化学大赛 B 卷
(本卷总分 15+15+20=50 分)
(说明:B 卷适用于非 06 级参赛人员,本卷不另计时间。 )
  1. 有两种白色晶体 A 和 B, 均为钠盐且溶于水。 的水溶液呈中性, 的水溶液呈碱性。 溶液与 FeCl3 溶 A B A 液作用呈红棕色,与硝酸银溶液作用出现黄色沉淀。晶体 B 与浓盐酸反应产生黄绿色气体,该气体与冷的 烧碱溶液作用得到 B 的溶液,向 A 溶液滴加 B 溶液时,开始溶液呈红棕色,若继续滴加过量的 B 溶液, 则溶液的红棕色消失。问:A 和 B 为何物?试写出有关的反应离子方程式(共 6 个) 。

  2.将
  0.20L
  2.50mol/L 的烧碱溶液、
  0.20L
  0.50mol/L 的 H 3 PO4 溶液和
  0.20L
  2.00mol/L 的 NaH 2 PO4 溶液 混 合 。 达 到 平 衡 后 , 溶 液 的 pH 为 多 少 ? 此 溶 液 能 否 用 做 缓 冲 溶 液 ? ( 已 知: a1 =
  7.52 × 10 ?3 , K a 2 =
  6.23 ×10 ?8 , K a 3 =
  2.2 × 10 ?13 ) K

  3.超音速飞机燃料燃烧时排出的废气中含有 NO 气体,NO 可直接破坏臭氧层: ( NO( g ) + O3 ( g ) = NO2 ( g ) + O2 ( g ) ;已知 289K,101KPa 下,NO(g) 、3 (g)和 NO2 (g)的 ?fGm 分别是 O
  86.7kJ/mol、1
  63.6kJ/mol、
  51.8kJ/mol。 求: (
  1)该反应的 K θ 和 K c 。 (
  2)反应进行前,大气中 NO、 3 和 O2 的浓度分别为
  2.0 × 10 ?9 mol / L、 0 × 10 ?9 mol / L、.0 × 10 ?3 mol / L O
  1. 2 ,计算有多少O3 被破坏?
第二届无机化学大赛答案 题号 答案 1 A 2 B 3 C 4 A 5 C 6 D 7 C 8 A 9 B 10 C

  11.浓度差(低浓度溶液流向高浓度溶液)
? c( Mn 2+ ) ? ? p (Cl 2 ) ? ? c( H + ) ? ? c(Cl ? ) ? [ Mn 2+ ][ p (Cl 2 )]
  12. K = 或K θ = ? ?? ? /? θ ? ? θ ? θ θ [ H + ]4 [Cl ? ] 2 ? c ?? p ? ? c ? ? c ?
θ
4
2

  13.
  1.09kPa,
  96.8kPa、220kPa、212kPa。
  14.
  1.1 × 10
?10

  15.减小,同离子效应,盐效应,增大。
  16. 2Cl ? ? 2e ? = Cl 2 ↑ ,H + + 2e ? = H 2 ↑ 2
  17.防止 Fe 氧化 ,防止 Fe 水解 。
  18.高温低压。
  19.中和 吸热
  20. 2 Fe
3+
2+
2+


+ Cu = 2 Fe 2+ + Cu 2+
21 . 血 液 中 含 有 许 多 对 对 酸 碱 度 起 缓 冲 作 用 的 物 质 ? ? 缓 冲 物 质 , 如 H 2 CO3 / NaHCO3 、
NaH 2 PO4 / Na 2 HPO4 等。当机体剧烈运动时,肌肉中产生大量的乳酸、碳酸等物质,并且进入血液。乳酸
进入血液后,就与血液中的碳酸氢钠发生作用,生成乳酸钠和碳酸。碳酸是一种弱酸,而且又可以分解成二氧 化碳和水,所以对血液的 pH 影响不大。
  22.从反应速率来看,只有在高温下氨的氧化反应速率才比较快。但它是一个放热反应,温度过高,对平衡不 利,所以温度只控制在 900℃左右。其次,通常控制氨的浓度,使生成物从中分离出去。
  23.(
  1) 设电离出 X mol/L 的 Ac 。
?

  0.1
[H ][Ac ] = K
+ ?
[HAc]
θ
a
x ( 0 .1 + x ) =
  1.76 × 10 ?5 0 .1
[H ] =
  0.1 + x =
  0.1000176mol / L
+
pH=-lg H (
  2)
[ ] =
  3.3
+
α=
x × 100\% =
  0.0176\% 0 .1

  24.配制浓度均为
  0.1mol/L 的 HAc 和 NaAc 溶液。 已知 pK a =
  4.74
pH = pK a ? lg

  0.1 ? V盐 V盐
所以
  4.80 =
  4.74 ? lg

  0.1 ? V盐 V盐
解得
V盐 =
  0.074
即将
  0.074L
  0.1mol/L 的 NaAc 溶液与
  0.026L
  0.1mol/L 的 HAc 溶液混合而成。
2+

  25. Cu 开始沉淀需要的 OH 为 OH
[
?
] [
?
]=
22 × 10 ?20 =
  4.69 × 10 ?10 mol / L
Fe 3+ 开始沉淀需要的[OH ? ]为[OH ? ] = 3 297 × 10 ?39 =
  6.67 × 10 ?13 mol / L Cu 2+ 开始沉淀的pH = ? lg 1 × 10 ?14 = 5 ? lg 2 =
  3.93 [OH ? ]
Fe 3+ 开始沉淀的pH = ? lg
1 × 10 ?14 = 2 ? lg
  1.5 =
  1.42 [OH ? ]
∴只需控制 pH 值为
  1.42~
  3.93 之间就可以将铁离子完全除去。 B 卷参考答案
  1.A.NaI B. NaClO
①2 Fe 3+ + 2 I ? = 2 Fe 2+ + I 2
②Ag + + I ? = AgI ↓
③2 H + + ClO ? + Cl ? = H 2 O + Cl 2 ↑
④Cl 2 + 2OH ? = Cl ? + ClO ? + H 2 O
⑤2 H + + ClO ? + I ? = I 2 + Cl ? + H 2 O
⑥ 2OH ? + 5ClO ? + I 2 = 2 IO3? + 5Cl ? + H 2 O

  2. 反应前, n( NaOH ) =
  0.50mol , n( H 3 PO4 ) =
  0.10mol , n( NaH 2 PO4 ) =
  0.40mol
H 3 PO4 + 3 NaOH = Na3 PO4 + 3H 2 O
反应前
  0.10
  0.50
∵K =
K a1 K a 2 K a 3 = 10 20 3 Kw
反应后
0

  0.20
∴ 反应十分完全
Na 2 HPO4 + NaOH = Na3 PO4 + H 2 O
反应前 反应后
  0.4 0
  0.20
  0.10
  0.30
∵K =
K a3 = 22,∴ 反应十分完全 Kw
此溶液为 Na 3 PO4 和Na 2 HPO4 的混合液,溶液总体积为
  0.60L。
平衡时

  0.30/
  0.60-x

  0.20/
  0.60+x
x
K=
Kw =
  0.045 K a3
x(
  0.33 + x) =
  0.045
  0.50 ? x
∴pH=
  12.72 ,可用作缓冲溶液。
θ θ θ
[OH ? ] =
  0.053mol / L
θ θ

  3. (
  1) ? r G m = ? f G m ( NO2 , g ) + ? f G m (O2 , g ) ? ? f G m ( NO, g ) ? ? f G m (O3 , g ) =
  51.8+0-
  86.7-1
  63.6=-1
  98.5kJ/mol。 而 ? r G m = ? RT ln K
θ θ
θ ? r Gm 1
  98.5 ∴ ln K = = =
  34.85
  2.303RT
  2.303 ×
  8.314 × 298 θ
∴ K θ =
  7.1 × 10 34 , K c =
Kθ = K θ =
  7.1 × 10 34 ( RT ) 0
θ

  2)设 O3 平衡浓度 Xmol/L,因为 K 很大,所以反应进行很彻底,估计 X 很小,则可简化计算。
NO( g ) + O3 ( g ) = NO2 ( g ) + O2 ( g )
初始浓度
2 × 10 ?9
1 × 10 ?9
0
2 × 10 ?3 2 × 10 ?3 + 1 × 10 ?9 ? x
?3
平衡浓度 2 × 10 ?9 ? (1 × 10 ?9 ? x) x 约 1 × 10
?9
1 × 10 ?9 ? x
?9
约 1 × 10
约 2 × 10
+ 1 × 10 ?9

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