第三届高二年级数理化生解题能力竞赛
化学试题
可能用到的相对原子质量：H-1 Li-7 B-11 C-12 O-16 Si-28 P-31 S-32 Cl-35.5 Ti-48 V-51 Fe-56 Ni-59 Cu-64 Mo-96 Ag-108 I-127
一、选择题(本题包括15小题，每小题3分，共45分。每小题只有1个选项符合题意)
1. 如果在天宫太空舱中做蜡烛燃烧实验，可以观察到一个蓝色的火焰球，与地面上长条形且明亮黄色的火焰明显不同。下列说法或预测正确的是
A. 相同条件下燃烧时间：“太空舱中”＞“地面”
B. “地面”蜡烛燃烧，生成物只有H2O 、CO2和C
C. “太空舱”蜡烛燃烧，生成物只有H2O、CO2
D. “地面”蜡烛燃烧的火焰比“太空舱中”明亮，说明其燃烧完全
【答案】C
【解析】
【详解】A．太空舱由于对流缓慢，蜡烛容易熄灭，相同条件下燃烧时间：“太空舱中”＜“地面”，A错误；
B．“地面”蜡烛燃烧，由于气体对流快，燃烧速率也快，致使碳固体充满火焰反射光，形成黄色明亮火焰，这种燃烧是不充分的，除生成H2O 、CO2和C外，还有CO生成，B错误；
C．太空舱中由于燃烧速率慢且没有重力影响，碳能充分燃烧，所以产物只有H2O、CO2，C正确；
D．“地面”蜡烛燃烧的火焰比“太空舱中”明亮，上述其燃烧不完全、不充分，除生成H2O 、CO2和C外，还有CO生成，D错误；
故合理选项是C。
2. 科学家早就预言、(M代表碱金属)的存在，并通过计算确认可由和在大于20GPa的条件下合成，其中比、稳定。下列有关推测正确的是
A. 热稳定性：
B. 中，C原子杂化方式为
C. 中，C原子杂化方式为
D. 合成的温度应该选择高温
【答案】C
【解析】
【详解】A．类比其他酸和对应的盐的热稳定性，可以得出结论：，A错误；
B．碳酸根中C原子采取杂化，B错误；
C．中C原子采取杂化，C正确；
D．高温时会分解生成和，D错误；
故选C。
3. 探究实验：①用多孔石墨电极对，电解硫酸钠溶液3min。②取出阴极石墨电极，插入硫酸铜溶液中，石墨电极上析出红色物质。③用蒸馏水洗涤该石墨电极，然后浸入硝酸银溶液中，石墨电极上析出白色固体。④把白色固体浸入稀硝酸溶液中，白色固体消失。下列对应的方程式错误的是
A. 实验①：
B. 实验②：
C. 实验③：
D. 实验④：
【答案】D
【解析】
【详解】A．电解硫酸钠溶液相当于在电解水，因此方程式为：，A正确；
B．析出的红色物质为Cu，因此反应方程式为：，B正确；
C．析出的白色固体为Ag单质，因此反应方程式为：，C正确；
D．Ag与稀硝酸溶液反应生成一氧化氮而不是二氧化氮，因此方程式为：，D错误；
故选D。
4. W、X、Z、Q、Y为原子序数依次增大的短周期主族元素，其内层电子数之和为18，最外层电子数之和为28，它们所形成的阴离子具有很高的亲水性，可以作为能源材料中的电解质，该离子结构如图所示。下列说法正确的是
A. 离子构型为四面体
B. YWX-离子构型为V形
C. 非金属性：X＜Y＜Q
D. 阴离子中∠Y-X-Y为180度
【答案】A
【解析】
【分析】W、X、Z、Q、Y为原子序数依次增大的短周期主族元素，根据离子结构，可知Y形成6个共价键，则Y最外层有6个电子，故Y为S元素，五种元素的内层电子数之和为18，则W、X、Z、Q为第二周期元素，根据Q形成1个共价键，W形成4个共价键，Z形成2个共价键，则Q为F，Z为O，X是N，W为C，再代入最外层电子数检测成立。然后结合物质性质与结构分析、解答。
【详解】根据上述分析可知：W是C，X是N，Z是O，Q是F，Y是S元素。
A．离子为，类似于硫酸根，空间构型为四面体形；A正确；
B．YWX-离子为SCN-，其中C原子形成2个σ键，采用sp杂化，离子构型为直线形，B错误；
C．非金属性N强于S，元素的非金属性：，C错误；
D．由于在该离子中N原子共用2对电子对、得到1个电子，还有1对孤电子对，则采用sp3杂化，则阴离子中∠Y-X-Y小于180度，D错误；
故合理选项是A。
5. 是阿伏加德罗常数的值。下列说法正确的是
A. 0.1mol与0.2mol在密闭容器中反应，生成的小于
B. 标准状况下2.24L与0.1mol在密闭容器中反应，生成HI
C. 0.1molCO与在密闭容器中反应，生成和共4.48L(标准状况下)
D. 0.1mol与0.2g在密闭容器中反应，生成
【答案】A
【解析】
【详解】A．该反应为可逆反应，假设三氯化磷完全反应生成0.1mol五氯化磷，故该反应生成的五氯化磷的量小于0.1mol，A错误；
B．氢气和碘的反应为可逆反应，不能进行完全，故不能计算生成的碘化氢的量，B错误；
C．该反应为可逆反应，不能计算产物的量，C错误；
D．有机反应为不完全的反应，不能计算生成物的量，D错误；
故选A。
6. 在密闭容器中，外接电路放电，研究压强与氧气的变化。实验操作如下：①外接电路放电一段时间；②停止放电一段时间；③注入石蕊试液。得到压强、氧气浓度在以上时间段的变化图像如下(忽略温度变化)。下列基于图像的推理或判断错误的是
A. Ⅰ~Ⅱ：与反应生成NO
B. Ⅱ~Ⅲ：NO与反应生成
C. Ⅳ~Ⅴ：与生成，同时也存在NO与生成的反应
D. Ⅰ~Ⅴ：均明显存在的反应
【答案】D
【解析】
【详解】由题意可知，放电、停止放电条件下，会先有，然后有，而且这两个反应都能使压强减小。
A．在Ⅰ~Ⅱ段图像中，放电情况下，，氧气浓度下降，压强没有变化，A正确；
B．在Ⅱ~Ⅲ段中，停止放电发生，氧气浓度下降，压强减小，B正确；
C．在Ⅳ~Ⅴ段中，注入石蕊溶液发生，，氧气浓度略有下降，压强减小，C正确；
D．从Ⅰ~Ⅱ段图像来看，压强不变，无反应，D错误；
故选D。
7. 实验室利用下列装置，用还原剂与高温下反应制备高纯度的BaS。下列说法错误的是
A. 固体A为块状硫化亚铁
B. 洗气瓶中“水”的作用是除去HCl，同时不减少还原性气体
C. 打开活塞K，通入气体，验纯后才高温加热
D. 试管的作用是收集没有反应完的还原性气体
【答案】A
【解析】
【详解】A．能使用启普发生器制备的气体有：氢气、硫化氢和二氧化碳(乙炔不需要用盐酸)。而CO2不具有还原性，同时结合尾气处理排水收集暂存，但H2S溶于水，所以该反应中用到H2，选择锌粒和盐酸制备，A项错误；
B．H2中混有HCl，而HCl易溶于水，水吸收HCl，B项正确；
C．H2为易燃易爆气体在排空后，需要验纯方可点燃以免加热爆炸，C项正确；
D．排水收集H2以免污染环境引起安全事故，D项正确；
故选A。
8. 科学家利用声波控制反应，通过听声诱导控制大气气体(如)在水中的溶解，从而产生时空化学模式，将溶液分离到具有不同pH值的时空域(详见下图)。下列说法错误的是
A. 物质A中基团―会发生水解
B. 物质B三碳环共一平面
C. 反应Ⅱ是声波诱导的反应
D. 控制声波可以引起反应Ⅰ、Ⅱ的来回振荡
【答案】A
【解析】
【详解】A．物质A基团―相当于硫酸根，不会发生水解，A项错误；
B．物质B中，三环所共碳原子为杂化，使三环共面(左上六元环是双单键共轭结构，本身在一个平面上)，B项正确；
C．声波控制二氧化碳溶解，使二氧化碳逸出熵增，促使反应Ⅱ进行，C项正确；
D．反应Ⅰ自发、反应Ⅱ声控，可以来回振荡，D项正确；
答案选A。
9. 下列实验过程能达到探究目的的是
选项 实验过程 探究目的
A 将浓硫酸和灼热木炭反应产生的气体依次通过品红溶液、饱和溶液、澄清石灰水，观察现象 浓硫酸和木炭反应产生和气体
B 向20%蔗糖溶液中加入少量稀硫酸，加热；再加入银氨溶液，无明显现象 蔗糖未发生水解反应
C 苯和液溴的混合液中加入铁粉，将产生的气体通入硝酸酸化的溶液中，产生淡黄色沉淀 苯与液溴在Fe催化下发生取代反应
D 向饱和溶液中加入CuS固体，测得溶液中不变
A. A B. B C. C D. D
【答案】D
【解析】
【详解】A.品红不能除去，其与溶液产生，达不到实验目的，A错误；
B.银氨溶液须在碱性条件下反应，所以必需加碱中和硫酸，否则无现象，B错误；
C.液溴容易挥发，与水发生歧化反应生成HBr。当同溶液中接触时也会产生淡黄色沉淀，C错误；
D.如果，减小，反之，，D正确；
故选D。
10. 甲醇制备原理如下：
反应Ⅰ
反应Ⅱ
某温度下，加入一恒压密闭容器中反应，达到平衡时，氢气、甲醇和一氧化碳的分压有如下关系：，下列说法正确的是
A. 的平衡转化率为
B. 该温度下反应Ⅰ的平衡常数之值为
C. 该温度下反应Ⅱ平衡常数为
D. 平衡时，甲醇含量最高
【答案】C
【解析】
【详解】根据题意可知，物质的量之比等于压强之比，有：
的n（平）（1-x-y），H2的n（平）（3-3x-y）
解得：，
A．的平衡转化率，A错误；
B．由于方程两边系数不等，在不知道总压的情况下，该温度下反应Ⅰ的平衡常数的值无法计算，B错误；
C．该温度下反应Ⅱ的，C正确；
D．从方程式或上述数据中，均可以得出水的含量最高，D错误；
故选C。
11. 我国科学家发现硝酸光分解机理(如图所示)，对控制空气雾霾意义重大。下列说法正确的是
A. 分子中N为杂化
B. 反应①、反应③光解所需光的频率：①<③
C. 反应④生成物为HONO和O
D.
【答案】B
【解析】
【详解】A．分子中N的价层电子对数为2.5，看作3，为杂化，A项错误；
B．反应①、反应③光解所需光的频率：①<③，因为反应①破坏单键，反应③破坏双键(键能高)，光频率越大，能量越高，B项正确；
C．依据质量守恒，反应④生成物为HONO和，C项错误；
D．，因为是激发态分子，能量高，D项错误；
故选B。
12. 新型硅溴离子液体二次电池，由硅电极(Si)和卤化盐电极()构成(如下图)。下列说法错误的是
A. 1-丁基-3-甲基咪唑阳离子具有芳香性
B. 单位质量放电效率：硅近似于锂
C. 工作一段时间后，层会增厚
D. 充电时，浓度会减小
【答案】D
【解析】
【详解】A．1-丁基-3-甲基咪唑阳离子中，连接丁基的N原子，还有一对孤对电子，如 ，和下面的双键，形成五元杂环的芳香性，故A正确；
B．Si的价电子数为4，相对原子质量为28，Li的价电子数为1，相对原子质量为7 ,单位质量放电效率：Si4/28=1/7，Li1/7=1/7，故B正确；
C．放电时，Si失去电子生成，所以层增厚，故C正确；
D．根据图示，F元素在溶液中存在，充电时，F元素进入溶液，H元素守恒，所以，所以增多，故D错误；
选D。
13. 我国科学家合成的具有超导性能的材料，是由H-Lu形成的晶胞(见下图，其中黑小球、白小球均代表H，大球代表Lu)，下列说法错误的是
A. H-Lu晶胞的化学式
B. H-Lu晶胞中每个H原子周围紧邻4个Lu原子
C. H-Lu晶胞中每个Lu原子与12个Lu原子相邻
D. H-Lu晶胞中，若黑小球为N，则化学式为
【答案】B
【解析】
【详解】A．H-Lu晶胞：，，H-Lu晶胞化学式为，，A正确；
B．H-Lu晶胞中有两种H，一个(黑球)是四面体中心，一个(白球)是八面体中心，B错误；
C．大球代表Lu，其中有12个在晶胞的棱中心，一个在晶胞的体心，故每个Lu原子与12个Lu原子相邻，C正确；
D．晶胞中有8个黑小球，白小球表示氢原子，，则晶胞的化学式为，D正确；
故选B。
14. 用碘酸制备五氧化二碘，然后检验乙醇。90~110℃(低温区)加热20min，再升温至220~240℃(高温区)恒温4h，具体流程如下图所示。下列说法正确的是
A. 二缩三碘酸化学式为
B. 低温区发生氧化还原反应
C. 反应速率：低温区<高温区
D. 生成1mol碘，消耗2.5mo1乙醇
【答案】A
【解析】
【详解】A．依据二缩三碘酸式量510计算：127×3=381，，可知1个二缩三碘酸中含有3个I，8个O和1个H，可写出其分子式为，A项正确；
B．HI3O8分子中I为+5价，O为-2价，H为+1价，中I为+5价，O为-2价，H为+1价，低温区反应中各元素的化合价不变，发生非氧化还原反应，B项错误；
C．低温区反应20min，高温区反应4h，可知高温区反应速率慢，C项错误；
D．生成1mol，转移10mol电子；消耗1mol乙醇则生成1mol乙醛，失去2mol电子，故生成1mol碘消耗5mol乙醇，D项错误。
答案选A。
15. 科学家在塑料(聚四氟乙烯)、玻璃片或抛光铜上进行冷凝水微滴实验。控制表面温度和相对湿度分别为3.5℃和55%进行反应，然后取“微滴”与 (4-羧基苯硼酸)混合，经质谱法分析混合液得到如下质谱图，下列说法正确的是
A 抛光铜参与了反应
B. 4-羧基苯硼酸在“微滴”中发生水解
C. “微滴”中含有双氧水
D. 有苯甲酸生成
【答案】C
【解析】
【分析】结合质荷比数值可知61.01对应H3BO3、137.02对应4-羟基苯甲酸、165.04对应4-羧基苯硼酸，依据质量守恒，可推知“微滴”中应含双氧水，则发生反应H2O+O2→H2O2。
【详解】A．由题意可知抛光铜只是为冷凝水微滴实验提供反应场所，并未参与反应，故A错误；
B．由反应物和产物结构可知4-羧基苯硼酸在“微滴”中与双氧水发生取代反应，故B错误；
C．由以上分析可知微滴中水和氧气反应生成双氧水，故C正确；
D．结合信息可知，该反应中未产生苯甲酸，故D错误；
故选：C。
二、非选择题(本题包括5个大题，共55分)
16. 第三代半导体材料氮化镓(GaN)有多种制备方法：
方法Ⅰ：
方法Ⅱ：
方法Ⅲ：
（1）基态的核外电子排布式为___________。
（2）氨气、甲烷中心原子的杂化方式是___________，分子构型分别为___________、___________。氨气熔沸点高于甲烷，是因为固体、液态氨气分子中存在氢键。在固体氨中每个氨气分子与6个氨气形成氢键，请画出其氢键___________。
（3）方法Ⅰ比方法Ⅱ温度高的主要原因是(从结构上解释)___________。
（4）方法Ⅲ中，通电氮气流中存在N、、活化粒子，常温下就能与液体镓反应(如图所示)。、电子式分别为___________、___________，1mol完全反应得到___________mol。
（5）对高温GaN熔液慢速降温，至2950K时形成结晶。科学家展示了从中截取厚度为1.5个原子厚度的微观结构截面图(如下所示)：
区域1、区域2分别为氮化镓___________、___________(填“结构A”或“结构B”)的结构。
【答案】（1）或
（2） ①. ②. 三角维形 ③. 正四面体形 ④.
（3）氮气中氮氮三键稳定，活化能高，需要高温激活
（4） ①. ②. ③. 7
（5） ①. 结构B ②. 结构A
【解析】
【小问1详解】
Ga是31号元素，所以基态的核外电子排布式为或；
【小问2详解】
CH4中心C原子价层电子对数为，C原子采取杂化，NH3分子中N原子的价层电子对数为，N原子采取杂化，CH4的空间构型为正四面体形，NH3分子中有一对孤对电子，所以空间构型为三角锥形；固体氨中的氢键为；
【小问3详解】
方法Ⅰ中的反应物有氮气，氮气中含有氮氮三键，比较稳定，活化能高，需要高温激活；
【小问4详解】
由于是活化离子，因此比较活泼，容易发生反应，因此N与N之间是单键，所以的电子式为；是在的基础上得到一个电子，所以的电子式为；完全反应之后生成，N的化合价为-3价，因此1mol可以先得到1mol电子变成，中N的化合价为0价，0价变为-3价，得到3mol电子，2mol N得到6mol电子，所以最多一共可以得到7mol电子；
【小问5详解】
由微观结构图中可以观察到，A结构比较杂乱，所以对应杂乱的区域2，B结构比较整齐，对应整齐的区域1。
17. H对人体中的羧酸酯酶有抑制作用，却具有高度的选择性。我国科学家实现了这种天然产物H的首次合成，合成路线如下：
请回答下列问题：
（1）A的名称是___________。
（2）B、C的结构简式分别为___________、___________。
（3）D→E、E→F的反应类型分别是___________、___________。
（4）依据上述转化率，10.00molE最多可以合成___________molH。
（5）由G合成H时，会生成多种副产物。
①其中有一种副产物，也含有五元杂环，该副产物结构简式为___________。
②另一种副产物则含有双碳碳三键，其结构简式有___________。
【答案】（1）间-甲氧基苯甲醇或3-甲氧基苯甲醇
（2） ① ②.
（3） ①. 氧化反应 ②. 取代反应或水解反应
（4）2.143或2.14
（5） ①. ②. 、和
【解析】
【分析】由反应条件可知，A发生催化氧化反应生成B，B的结构简式为，B和AgSbI（碘化剂）发生取代反应生成C，结合D的结构简式可以推知C为，
C和CH3CH2OCH2CH3发生反应生成D，E和发生取代反应生成G，则E的结构简式为，结合D的结构简式可以推知，D发生氧化反应生成E，E发生水解反应生成F，G和F发生反应生成H，以此解答。
【小问1详解】
由结构简式可知，A的名称是间-甲氧基苯甲醇或3-甲氧基苯甲醇。
【小问2详解】
由分析可知，B、C的结构简式分别为、。
【小问3详解】
由分析可知，D→E、E→F的反应类型分别是氧化反应、水解反应（取代反应）。
【小问4详解】
由流程可知，E生成G的转化率为42%，E生成F的转化率为74%，10.00molE充分反应可以得到G和E物质的量相等时，则生成的H最多，假设G和E都生成xmol，则有，解得x=2.679mol，G和F反应生成H的转化率为80%，则生成2.679mol80%=2.143molH。
【小问5详解】
由G合成H时，会生成多种副产物，①其中有一种副产物，也含有五元杂环，该副产物结构简式为；②另一种副产物则含有双碳碳三键，其结构简式有：、和。
18. 乳酸亚铁常用作缺铁性贫血的补铁剂，能溶于水。
（1）一般由乳酸钙与氯化亚铁两水溶液混合制得，通过重结晶提纯
①写出制备乳酸亚铁的离子方程式___________。
②1mo1乳酸亚铁受热至75℃和170℃时失水，失水质量分别为___________g、___________g。
③画出乳酸亚铁的空间立体结构___________。
（2）乳酸亚铁还原性的检验
①取乳酸亚铁溶于水，加入酸性高锰酸钾溶液，搅拌后紫色慢慢褪去，溶液变成棕黄色。1mol乳酸亚铁消耗了0.2mol，化学方程式___________。
②1mol乳酸亚铁溶液与5%的双氧水反应，反应剧烈且消耗大于1.5mol。控制反应速率后，多次实验，发现消耗。消耗大于1.5mol的原因：___________、___________。
③双氧水与乳酸亚铁的反应速率远大于酸性高锰酸钾，为了进一步探寻原因，实验设计如下：___________。
【答案】（1） ①. 或者 ②. 18 ③. 36 ④. 或
（2） ①. ②. 双氧水氧化了乳酸根的羟基 ③. 铁离子催化双氧水分解 ④. 取乳酸溶液分成两等份，分别与等浓度等体积的双氧水反应，向其中一份滴入2~3滴溶液，比较反应速率，确定是否是的催化作用
【解析】
【小问1详解】
①乳酸钙与氯化亚铁反应生成，反应离子方程式为：或者；
②1mo1乳酸亚铁受热至75℃和170℃时失水，低温时失去外界1分子水，高温时失去全部水，则1mol乳酸亚铁75℃失去1mol水，170℃时再失去2mol水，失水质量分别为18g，36g。
③乳酸亚铁的空间立体结构 或 ；
【小问2详解】
①取乳酸亚铁溶于水，加入酸性高锰酸钾溶液，搅拌后紫色慢慢褪去，溶液变成棕黄色，说明亚铁离子被氧化呈三价铁。1mol乳酸亚铁消耗了0.2mol，根据得失电子守恒及元素守恒得反应方程式：；
②具有较强氧化性，除能氧化亚铁离子外，还可以将乳酸亚铁中的羟基氧化；同时生成的三价铁可催化分解，导致其用量增加；
③双氧水与乳酸亚铁的反应速率远大于酸性高锰酸钾，可能是反应生成三价铁离子的催化作用，为探究原因，实验设计如下：取乳酸溶液分成两等份，分别与等浓度等体积的双氧水反应，向其中一份滴入2~3滴溶液，比较反应速率，确定是否是的催化作用。
19. 溴化锂在制冷、医药、电池等领域有广泛用途。下图是制备无水溴化锂的工艺路线：
回答下列问题：
（1）先加入液溴，后分批加入碳酸锂，写出液溴所发生的主要化学方程式___________，该反应___________(填“放热”或“吸热”)。
（2）“还原”所发生的主要化学方程式是___________。
（3）“加热”所发生的化学方程式是___________；物质X化学式为___________。
（4）“除杂1”所发生的化学方程式是___________。重结晶的方法为___________。
【答案】（1） ①. ②. 放热
（2）
（3） ①. ②.
（4） ①. ②. 蒸发浓缩，冷却结晶
【解析】
【分析】先加液溴，再加碳酸锂，溴反应生成Br－、BrO－，再加入CO(NH2)2，将BrO－还原为Br－，然后在加热条件下，Br2与H2O反应生成HBr和HBrO3，加入碳酸锂调节pH至中性后，加入CS(NH2)2还原，同时CS(NH2)2被氧化为，加入Ba(OH)2除去，活性炭吸附Br2，过滤得LiBr溶液，重结晶、干燥得LiBr，以此答题。
【小问1详解】
液溴与碳酸锂溶液反应，可以类比Cl2与H2O的反应，碳酸锂溶液呈碱性，促使Br2与H2O反应，故其化学方程式为，该反应为氧化还原反应，反应为放热反应，故答案为：，放热；
【小问2详解】
加入CO(NH2)2后，将BrO－还原为Br－，同时CO(NH2)2被氧化为CO2和H2O，其化学方程式为；
【小问3详解】
加热条件下溴与水反应生HBr和HBrO3，故其化学方程式为，答案为：；
【小问4详解】
加入CS(NH2)2还原，同时CS(NH2)2被氧化为，故其化学方程式为，重结晶是将晶体溶于溶剂或熔融以后，又重新从溶液或熔体中结晶的过程。故重结晶的方法为蒸发浓缩、冷却结晶；故答案为：，蒸发浓缩、冷却结晶。
20. 金属钛(Ti)在航空航天、医疗器械等工业领域有着重要用途，目前生产钛的方法之一是将金红石()转化为，再进一步还原得到钛。
直接氯化：
反应Ⅰ：
碳氯化：
反应Ⅱ：
反应Ⅲ：
（1）直接氯化可以在___________下自发进行。
（2）反应Ⅳ的为___________
（3）科学家对以上反应做过热重分析，温度为1223K、氯气分压的条件下，得到固体相对质量变化与时间的关系如下图所示：
①用纯碳实验时，质量稍微有所增长，生成了含___________键的物质。
②用纯实验时，所发生的化学方程式为___________；该反应的活化能___________(填“高”或“低”)。
③按照混合，实验发现1.1min内质量迅速减少，经光谱分析证明有光气()生成，固体中含有C和，则x=___________。
④1.1min之后，光气()继续反应，有理论认为机理如下：
决速步骤的反应方程式为___________，1.1min之后发生的总反应方程式为___________。
（4）按照混合，平衡状态下不同物质的组成比与温度的关系如下图所示：
①曲线Q是___________(填化学式)的变化图像。
②M点所发生的化学方程式是___________。
【答案】（1）高温 （2）+121
（3） ①. C-Cl ②. ③. 高 ④. 1 ⑤. ⑥.
（4） ①. CO ②.
【解析】
【小问1详解】
反应Ⅰ中，，反应要能自发进行，必须满足，则，且反应条件为高温。
【小问2详解】
根据盖斯定律，Ⅱ-Ⅲ=Ⅳ，。
【小问3详解】
①用纯碳实验时，质量稍微有所增长，说明C和反应生成了含C-Cl键的固体物质；
②用纯实验时，和反应生成和，反应的化学方程式为；由于该反应需要在高温条件下进行，说明反应的活化能较高；
③设起始量TiO2、C和Cl2分别为1mol、2mol、2mol，由图可知，1.1min即A点时，固体相对质量减少27%，即减少(1mol×80g/mol+2mol×12g/mol)×27%28.08g，约为1molCO，减少的质量进入光气，由此可知生成的物质的量为1mol。固体中含有C和，说明C过量，固体TiO2反应完全。根据钛、氧元素守恒，1mol中氧元素物质的量为1mol×2-1mol=1mol，所以x=1；
④图b中反应的活化能最高，为决速步骤，其化学方程式为；光气分解为CO和Cl，Cl、C和反应生成和CO，则1.1min之后发生的总反应方程式为。
【小问4详解】
①由于，温度较低时，反应Ⅲ更易发生，因此按照混合，温度低于400℃时，发生反应，由于C过量，继续升高温度有利于发生反应，因此温度高于400℃时，逐渐减少，逐渐增多，最后基本保持稳定，因此曲线Q是的变化图像；第三届高二年级数理化生解题能力竞赛
化学试题
可能用到的相对原子质量：H-1 Li-7 B-11 C-12 O-16 Si-28 P-31 S-32 Cl-35.5 Ti-48 V-51 Fe-56 Ni-59 Cu-64 Mo-96 Ag-108 I-127
一、选择题(本题包括15小题，每小题3分，共45分。每小题只有1个选项符合题意)
1. 如果在天宫太空舱中做蜡烛燃烧实验，可以观察到一个蓝色的火焰球，与地面上长条形且明亮黄色的火焰明显不同。下列说法或预测正确的是
A. 相同条件下燃烧时间：“太空舱中”＞“地面”
B. “地面”蜡烛燃烧，生成物只有H2O 、CO2和C
C. “太空舱”蜡烛燃烧，生成物只有H2O、CO2
D. “地面”蜡烛燃烧的火焰比“太空舱中”明亮，说明其燃烧完全
2. 科学家早就预言、(M代表碱金属)的存在，并通过计算确认可由和在大于20GPa的条件下合成，其中比、稳定。下列有关推测正确的是
A. 热稳定性：
B. 中，C原子杂化方式为
C. 中，C原子杂化方式为
D. 合成的温度应该选择高温
3. 探究实验：①用多孔石墨电极对，电解硫酸钠溶液3min。②取出阴极石墨电极，插入硫酸铜溶液中，石墨电极上析出红色物质。③用蒸馏水洗涤该石墨电极，然后浸入硝酸银溶液中，石墨电极上析出白色固体。④把白色固体浸入稀硝酸溶液中，白色固体消失。下列对应的方程式错误的是
A. 实验①：
B. 实验②：
C. 实验③：
D. 实验④：
4. W、X、Z、Q、Y为原子序数依次增大的短周期主族元素，其内层电子数之和为18，最外层电子数之和为28，它们所形成的阴离子具有很高的亲水性，可以作为能源材料中的电解质，该离子结构如图所示。下列说法正确的是
A. 离子构型四面体
B. YWX-离子构型为V形
C. 非金属性：X＜Y＜Q
D. 阴离子中∠Y-X-Y为180度
5. 是阿伏加德罗常数的值。下列说法正确的是
A. 0.1mol与0.2mol在密闭容器中反应，生成的小于
B. 标准状况下2.24L与0.1mol在密闭容器中反应，生成HI
C. 0.1molCO与在密闭容器中反应，生成和共4.48L(标准状况下)
D. 0.1mol与0.2g在密闭容器中反应，生成
6. 在密闭容器中，外接电路放电，研究压强与氧气的变化。实验操作如下：①外接电路放电一段时间；②停止放电一段时间；③注入石蕊试液。得到压强、氧气浓度在以上时间段的变化图像如下(忽略温度变化)。下列基于图像的推理或判断错误的是
A Ⅰ~Ⅱ：与反应生成NO
B. Ⅱ~Ⅲ：NO与反应生成
C. Ⅳ~Ⅴ：与生成，同时也存在NO与生成的反应
D. Ⅰ~Ⅴ：均明显存在反应
7. 实验室利用下列装置，用还原剂与高温下反应制备高纯度的BaS。下列说法错误的是
A. 固体A为块状硫化亚铁
B. 洗气瓶中“水”的作用是除去HCl，同时不减少还原性气体
C. 打开活塞K，通入气体，验纯后才高温加热
D. 试管的作用是收集没有反应完的还原性气体
8. 科学家利用声波控制反应，通过听声诱导控制大气气体(如)在水中的溶解，从而产生时空化学模式，将溶液分离到具有不同pH值的时空域(详见下图)。下列说法错误的是
A. 物质A中基团―会发生水解
B. 物质B三碳环共一平面
C. 反应Ⅱ是声波诱导的反应
D. 控制声波可以引起反应Ⅰ、Ⅱ的来回振荡
9. 下列实验过程能达到探究目的的是
选项 实验过程 探究目的
A 将浓硫酸和灼热木炭反应产生的气体依次通过品红溶液、饱和溶液、澄清石灰水，观察现象 浓硫酸和木炭反应产生和气体
B 向20%蔗糖溶液中加入少量稀硫酸，加热；再加入银氨溶液，无明显现象 蔗糖未发生水解反应
C 苯和液溴的混合液中加入铁粉，将产生的气体通入硝酸酸化的溶液中，产生淡黄色沉淀 苯与液溴在Fe催化下发生取代反应
D 向饱和溶液中加入CuS固体，测得溶液中不变
A. A B. B C. C D. D
10. 甲醇制备原理如下：
反应Ⅰ
反应Ⅱ
某温度下，加入一恒压密闭容器中反应，达到平衡时，氢气、甲醇和一氧化碳的分压有如下关系：，下列说法正确的是
A. 的平衡转化率为
B. 该温度下反应Ⅰ的平衡常数之值为
C. 该温度下反应Ⅱ的平衡常数为
D. 平衡时，甲醇含量最高
11. 我国科学家发现硝酸光分解机理(如图所示)，对控制空气雾霾意义重大。下列说法正确的是
A. 分子中N为杂化
B. 反应①、反应③光解所需光的频率：①<③
C. 反应④生成物为HONO和O
D.
12. 新型硅溴离子液体二次电池，由硅电极(Si)和卤化盐电极()构成(如下图)。下列说法错误的是
A. 1-丁基-3-甲基咪唑阳离子具有芳香性
B. 单位质量放电效率：硅近似于锂
C. 工作一段时间后，层会增厚
D. 充电时，浓度会减小
13. 我国科学家合成的具有超导性能的材料，是由H-Lu形成的晶胞(见下图，其中黑小球、白小球均代表H，大球代表Lu)，下列说法错误的是
A. H-Lu晶胞的化学式
B. H-Lu晶胞中每个H原子周围紧邻4个Lu原子
C H-Lu晶胞中每个Lu原子与12个Lu原子相邻
D. H-Lu晶胞中，若黑小球为N，则化学式为
14. 用碘酸制备五氧化二碘，然后检验乙醇。90~110℃(低温区)加热20min，再升温至220~240℃(高温区)恒温4h，具体流程如下图所示。下列说法正确的是
A. 二缩三碘酸化学式为
B. 低温区发生氧化还原反应
C. 反应速率：低温区<高温区
D. 生成1mol碘，消耗2.5mo1乙醇
15. 科学家在塑料(聚四氟乙烯)、玻璃片或抛光铜上进行冷凝水微滴实验。控制表面温度和相对湿度分别为3.5℃和55%进行反应，然后取“微滴”与 (4-羧基苯硼酸)混合，经质谱法分析混合液得到如下质谱图，下列说法正确的是
A. 抛光铜参与了反应
B. 4-羧基苯硼酸在“微滴”中发生水解
C. “微滴”中含有双氧水
D. 有苯甲酸生成
二、非选择题(本题包括5个大题，共55分)
16. 第三代半导体材料氮化镓(GaN)有多种制备方法：
方法Ⅰ：
方法Ⅱ：
方法Ⅲ：
（1）基态的核外电子排布式为___________。
（2）氨气、甲烷中心原子的杂化方式是___________，分子构型分别为___________、___________。氨气熔沸点高于甲烷，是因为固体、液态氨气分子中存在氢键。在固体氨中每个氨气分子与6个氨气形成氢键，请画出其氢键___________。
（3）方法Ⅰ比方法Ⅱ温度高的主要原因是(从结构上解释)___________。
（4）方法Ⅲ中，通电氮气流中存在N、、活化粒子，常温下就能与液体镓反应(如图所示)。、电子式分别为___________、___________，1mol完全反应得到___________mol。
（5）对高温GaN熔液慢速降温，至2950K时形成结晶。科学家展示了从中截取厚度为1.5个原子厚度的微观结构截面图(如下所示)：
区域1、区域2分别为氮化镓___________、___________(填“结构A”或“结构B”)的结构。
17. H对人体中的羧酸酯酶有抑制作用，却具有高度的选择性。我国科学家实现了这种天然产物H的首次合成，合成路线如下：
请回答下列问题：
（1）A的名称是___________。
（2）B、C结构简式分别为___________、___________。
（3）D→E、E→F的反应类型分别是___________、___________。
（4）依据上述转化率，10.00molE最多可以合成___________molH。
（5）由G合成H时，会生成多种副产物。
①其中有一种副产物，也含有五元杂环，该副产物结构简式为___________。
②另一种副产物则含有双碳碳三键，其结构简式有___________。
18. 乳酸亚铁常用作缺铁性贫血的补铁剂，能溶于水。
（1）一般由乳酸钙与氯化亚铁两水溶液混合制得，通过重结晶提纯。
①写出制备乳酸亚铁的离子方程式___________。
②1mo1乳酸亚铁受热至75℃和170℃时失水，失水质量分别为___________g、___________g。
③画出乳酸亚铁的空间立体结构___________。
（2）乳酸亚铁还原性的检验
①取乳酸亚铁溶于水，加入酸性高锰酸钾溶液，搅拌后紫色慢慢褪去，溶液变成棕黄色。1mol乳酸亚铁消耗了0.2mol，化学方程式为___________。
②1mol乳酸亚铁溶液与5%的双氧水反应，反应剧烈且消耗大于1.5mol。控制反应速率后，多次实验，发现消耗。消耗大于1.5mol的原因：___________、___________。
③双氧水与乳酸亚铁的反应速率远大于酸性高锰酸钾，为了进一步探寻原因，实验设计如下：___________。
19. 溴化锂在制冷、医药、电池等领域有广泛用途。下图是制备无水溴化锂的工艺路线：
回答下列问题：
（1）先加入液溴，后分批加入碳酸锂，写出液溴所发生的主要化学方程式___________，该反应___________(填“放热”或“吸热”)。
（2）“还原”所发生的主要化学方程式是___________。
（3）“加热”所发生的化学方程式是___________；物质X化学式为___________。
（4）“除杂1”所发生的化学方程式是___________。重结晶的方法为___________。
20. 金属钛(Ti)在航空航天、医疗器械等工业领域有着重要用途，目前生产钛的方法之一是将金红石()转化为，再进一步还原得到钛。
直接氯化：
反应Ⅰ：
碳氯化：
反应Ⅱ：
反应Ⅲ：
（1）直接氯化可以在___________下自发进行。
（2）反应Ⅳ的为___________
（3）科学家对以上反应做过热重分析，温度为1223K、氯气分压的条件下，得到固体相对质量变化与时间的关系如下图所示：
①用纯碳实验时，质量稍微有所增长，生成了含___________键的物质。
②用纯实验时，所发生的化学方程式为___________；该反应的活化能___________(填“高”或“低”)。
③按照混合，实验发现1.1min内质量迅速减少，经光谱分析证明有光气()生成，固体中含有C和，则x=___________。
④1.1min之后，光气()继续反应，有理论认为机理如下：
决速步骤的反应方程式为___________，1.1min之后发生的总反应方程式为___________。
（4）按照混合，平衡状态下不同物质的组成比与温度的关系如下图所示：
①曲线Q是___________(填化学式)的变化图像。
