2017年天原杯复赛

2017年上海市初中学生化学竞赛（第二十九届天原杯）

复赛试题

（总分120分，时间120分钟）

相对原子质量：H-1 C-12 N-14 O-16 Na-23 Mg-24 P-31 S-32 Cl-35.5 K-39 Ca-40 Cu-64 Zn-65

一、选择题（本题包括16个小题，共42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个扣一半分数）

1.古诗词是中华民族的文化瑰宝，下列古诗词中对划线对象变化的描述属于化学变化的是( )

A.一味黑时犹有骨，十分红处便成灰。（[清]徐宗干《咏炭》）

B.河上姹女（水银），灵而最神，得火则飞，不见埃尘。（[汉]魏伯阳《参同契》）

C.臣心一片磁针石，不指南方不肯休。（[宋]文天祥《扬子江》）

D.落红（落花）不是无情物，化作春泥更护花。（[清]龚自珍《己亥杂诗》）

2.中药的煎制直接关系到其疗效。下列制备中草药汤剂的步骤中，与过滤操作类似的是( )

A.浸泡

B.煎制

C.滗汤

D.灌装

3.2017 年1 月26 日美国《科学》杂志报道，哈佛大学实验室对液氢样本施加

4.95×10 11Pa 压力，成功制造出了金属氢，这是一种以氢原子为基本单位构成的晶体。关于金属氢的推测错误的是( )

A.与氢气互为同素异形体

B.制造金属氢过程属于化学变化

C.可能具有良好的导电性

D.摩尔质量与氢气相同

4．“酸雨”成为当今主要的环境问题之一，雨水在未被污染的大气中原本应该呈( )

A.弱酸性

B.中性

C.弱碱性

D.强酸性

5.下列实验操作中，与其他三项的目的不属于同一类的是( )

A.点燃甲烷、一氧化碳等可燃性气体前，先检验气体的纯度

B.做中和反应实验时，先在碱溶液中滴入1-2 滴酚酞试液

C.在进行铁丝燃烧实验前，先向充满氧气的集气瓶中加入一层细砂

D.在使用氢气还原氧化铜时，先向硬质玻璃管中通入氢气

6.质量相等的石墨和足球烯（化学式C60）所含原子数

A.前者多

B.相等

C.后者多

D.无法确定

7.有一瓶配制好的NaCl稀溶液，在实验室里敞口放置数天后外观无明显变化，关于它的说法正确的是

A.瓶底附近的溶液较浓

B.瓶口附近的溶液较浓

C.溶质的质量分数不变

D.瓶内的溶液中各部分浓度相同

8.

9．英国科学家法拉第曾用蜡烛（主要成分石蜡）做过一个有趣的“母子火焰”实验，如图所示。据此实验，下列有关分析中正确的是

A.要使实验成功，导管不宜过长

B.这一现象说明石蜡的熔点较低

C.子火焰中被燃烧的物质是石蜡分解产生的氢气

D.导管的一端要插入母火焰的中心部位是因为该处氧气充足

10.X是一种白色固体。加热X时，会产生另一种固体Y和气体Z。已知Y属于纯净物，气体Z可以通过碳与氧气反应得到。从上述信息中可以得出的结论是

A. X、Y、Z 一定都属于化合物

B. X、Z 中一定都含有碳元素

C.X、Y、Z 中一定都含有氧元素

D. X、Y 中一定含有金属元素

11.溶液的酸碱性也会影响难溶物的溶解性，下列难溶物在一定量水中的溶解量会随pH 降低而增加的是

A. SiO2

B. AgCl

C. BaSO4

D. Mg(OH)2

12.某+3 价金属的氧化物xg完全还原后，得到yg该金属。则该金属的摩尔质量数值可表示为

A. B. C. D.

13．如右图所示装置具有多种用途，下列实验均要使用该装置（不改变瓶口朝向），其中x为气体或水入口的是

A.排空气法收集H2

B.瓶中装有 NaOH 溶液，除去 H2 中少量 CO2

C.瓶中装有 O2，加水以取用瓶内储存气体

D.瓶中装满水，用排水集气法收集O2

14.如图所示，25℃下向某密闭容器中充入一定量的CO2与水，充分溶解后保持温度不变，打开活塞排走一半体

的浓度将

积的水，则剩余水中CO

A.上升

B.下降

C.不变

D.无法确定

15.某化合物MX6分子呈正八面体形式（如图所示）。由于六个X 原子与M的连接完全对称，因此将任意一个X用Y原子替换，均只能得到一种结构的MX5Y 分子，按此思路，若将其中任意两个X原子用Y原子替换，则得到的化学式为MX4Y2的分子

A.只有1 种结构

B.存在2 种不同结构

C.存在3 种不同结构

D.存在4 种不同结构

16.下列各组图像可能描述同一个反应的是

二、填空题（本题包括7 个小题，共46 分）

17.各种化学元素在不同自然物质体系中含量（按质量分数计）不同，按要求写出对应的元素名称：

（1）地壳中含量最高的金属元素：；

（2）大气中含量最高的元素：；

（3）除氢、氧外，海水中含量最高的元素：；

（4）人体中含量最高的金属元素：；

（5）宇宙中含量最高的元素：。

18.汽车排出的废气中，常含有CO、NO和碳氢化合物（以CxHy表示）等，它们会污染环境，为防止此类污染，可采用催化转换器，将这些化合物转变成无害的物质。方法是：把汽车气缸排出的废气送入第一个转换器，用CO还原NO，再将排出的气体与过量空气一起，送入第二个转换器，使剩余的CO和CxHy充分氧化。写出两个转换器中涉及反应的化学方程式：

（1）第一个转换器：。

（2）第二个转换器：。

19.在图中的烧杯中盛有65℃的热水，杯底放有一小粒足够量的白磷，然后将一支有刻度的空试管垂直插入烧杯中，试管口罩住白磷。（已知白磷熔点44℃，

着火点为40℃）。

（1）写出实验过程中发生的现象。

（2）该实验说明了。

20．如图是甲、乙、丙三种物质的溶解度曲线。

（1）三种物质溶解度关系为甲<乙<丙时的温度为T℃，则T 的取值范围为。

（2）现有含有少量甲的乙固体，若要通过结晶法进行提纯（甲与乙不发生反应），现有下列实验步骤可供选择：

①取一定质量水将固体溶解

②充分冷却后过滤

③趁热过滤

④加热蒸发至有大部分晶体析出

⑤加热蒸发至溶液接近饱和

⑥停止加热，用余热将溶液蒸干

⑦用少量水洗涤晶体并烘干

合理的操作顺序为：（按顺序选填编号）

（3）T4℃时，取相同质量的甲、乙、丙三种饱和溶液，恒温蒸发一定质量的水（析出晶体均不含结晶水），剩余溶液质量大小关系为：甲=乙<丙。则析出晶体质量大小关系为。

（4）已知丙溶液在T2℃以下析出晶体含有结晶水，在T2℃以上析出的晶体不含结晶水，现将一定质量

T1℃时丙的饱和溶液冷却至Ta℃或升高至Tb℃时，析出晶体质量相等，则三种温度下丙（指无水物）的溶解度S1、Sa、Sb 的大小关系为：（选填编号）。

a.S1>Sa>Sb

b. S1>Sa=Sb

c. S1>Sb>Sa

d. Sb>S1>Sa

21．高炉炼铁所需的原料有铁矿石、焦炭、石灰石等，其过程可用下图简要表示：

已知气体①、气体②和固体③均属于氧化物。

（1）气体②的化学式为。根据氧化物的性质推测炉渣的主要成分为（填化学式）。

（2）炼铁高炉底部通过不同高度的出口分离铁水与炉渣（如下图所示）。能实现渣铁分离的原因是因为炉渣具有、的性质。

（3）反应Ⅰ~Ⅴ中属于化合反应的有个，属于分解反应的有个，属于置换反应的有个。

（4）高炉气中含有多种成分，其中含量最高（占55~60%）的是（填化学式），此外还含有25~30%的可燃性气体（填化学式），以及9~12%左右的（填化学式）。

22．某同学研究亚硫酸钠（化学式为Na2SO3）热分解反应时，作了两种假设：假设一：它按CaCO3受热方式来分解。

假设二：它按KClO3受热分解方式来分解。

（1）假设一对应的化学方程式是。确认假设二是否成立的简单实验操作是。

（2）该同学将取一定质量的样品置于坩埚中充分灼烧，发现最终得到固体质量较原样品质量增加了大约12.7%。据此他认为（选填编号）。a.假设一成立 b.假设二成立 c.两种假设均不成立

固体质量增加可能的原因是。

（3）在查阅资料后，该同学再次进行了实验。他将一定质量样品置于密闭真空容器中充分加热，最终得到固体质量与原样品相同。但进一步分析表明，该固体组成为两种新的钠盐，其物质的量之比为1:3。请写出

相应的化学方程式：。

（4）该同学想要进一步探究次氯酸钠（化学式NaClO）的分解反应。他查阅资料后，得知NaClO 有多种热分解方式（每种分解方式的产物仅有两种）。若其中一种产物为NaCl，则另一种产物可能是：（选填编号）。 a.Cl2 b.O2 c. Na2O d.NaClO3

23.化合物中某一种元素的原子短缺可形成非整比化合物，这类化合物中各类原子的相对数目不能用简单整数比表示，如Fe0.9O、PbO1.9等。非整比化合物是新型的功能材料，具有很大的科技价值。

（1）PbO1.9 中铅元素具有+2、+4 两种价态，其中+4 价铅占铅总量的。

（2）如右图所示，Fe0.9O 可用于CO2 的综合利用。

①请写出该转化的两个优点：、。

②若用1mol Fe0.9O 与足量的CO2完全反应可生成g C（碳）。三、实验题（本题包括3 个小题，共24 分）

24.已知CuS、Cu2S粉末的颜色和CuO相似，且都不溶解于水。在空气中煅烧时，CuS和Cu2S都转化成CuO 和SO2。

（1）请写出CuS、Cu2S 在空气中煅烧时发生反应的化学方程式：、。（2）根据叙述，设计一个不用其他化学试剂鉴别CuO、CuS、Cu2S三种粉末的实验方案（写明步骤与结论）。

25.半水煤气是工业合成氨的原料气，其主要成分是H2、CO、CO2、N2和H2O（g）。半水煤气经过下列步骤转化为合成氨的原料N2和H2。

（1）在使用铜催化剂和加热条件下，半水煤气主要成分间发生反应实现了CO变换，

其化学方程式为：。

（2

若选择Na2CO3溶液作吸收液，其优点是；缺点是。如果选择K2CO3溶液作吸收液，用某种方法可以降低成本，写出这种方法涉及的化学方程式：。

（3）将一定体积半水煤气依次通过装置Ⅰ~Ⅴ（最后通入氮气确保反应、吸收完全），可以测定其中H2以及CO的物质的量。

装置 1 装置Ⅱ装置Ⅲ装置Ⅳ装置Ⅴ

一定体积半水煤气

可供选用的装置如下所示（省略夹持仪器）：

为装置Ⅰ～Ⅴ选择合适的装置与试剂：

装置Ⅰ、Ⅱ的作用是 。

要确定半水煤气中 H2 物质的量，应测量的数据是 。

26.为探究某物质 X 对钢铁在潮湿环境下的腐蚀的影响作用，某同学进行了如下实验：

① 选择 6 个容量相同的烧瓶，分别编号为 1~6，加入规格、质量相同的铁丝。

② 向 1~3 号瓶中放入 2mL 清水，向 4~6 号瓶中放入 2mL10%X 的水溶液，将铁丝润湿。

③ 塞上带有导管的塞子，将导管末端浸入盛有水的烧杯中，记录导管内液面的初始位置（如图所示）。 ④ 放在室温环境下，每隔一小时测量一次，周期为 3 小时，记录数据。结果如下表所示表 放置过程

（1）在该项探究中，要取同样处置的 3 只烧瓶的目的是

。 （2）6 号瓶的数据明显与 4、5 号瓶不同，可能原因是 。

（3）通过本实验，可初步得出的结论是 。

（4）该项探究的设计是否存在不足？如何改进？

四、计算题（本题包括2 个小题，共8 分）

27.某工业生产流程如下图所示：

每生成1t 产品，需要通入含有0.2%（体积分数，下同）的惰性杂质CH4的新鲜原料气2800m3。经分离器分离产品后，剩余气体中含有大量未充分反应的原料与3%的CH4。在连续生产的条件下，可对剩余气体采用部分循环、部分移走的操作，一方面能提高原料的利用率，节省成本，另一方面也避免装置中CH4越来越多而对生产造成不利影响。已知在此生产条件下，CH4在每吨产品中的溶解量为2.3m3,。计算每生产1t 产品需要移走气体的体积。

28.实验室有一包食盐，已经过初步提纯，除去了难溶性杂质，但仍含有CaSO4、MgSO4、CaCl2、MgCl2杂质。现取该食盐样品20.000g，测得其中含有Ca、Mg两种元素共0.300g，S元素0.064g（其他杂质忽略不计）。（1）该食盐中CaSO4 与MgSO4 的物质的量之和为mol。

（2）计算该食盐中NaCl 的质量分数的范围（用**.**%~**.**%表示）