2022年第20届全国初中学生化学素质和实验能力竞赛试卷及答案(1).docx

2022年全国初中学生化学素质和实验能力竞赛
〔第二十届天原杯〕复赛试题
题 号
一
二
三
四
总 分
得 分

试题说明：1.本试卷共8页，总分值100分。〔附加题供选用〕
2.可能用到的相对原子质量：
H:1 C:12 N:14 O:16 Na:23 Mg:24 Si:28 S:32 Cl:35.5 K:39 Ca:40Fe:56 Cu:64 Zn:65 Ba:137
3.考试时间：2小时
得分
评卷人

一、选择题(此题包括15个小题，每题2分，共30分。每小
题有1个或2个选项符合题意。假设有两个答案的错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。〕
题 号
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
答 案

1．2022年12月在哥本哈根召开了世界气候大会。各国共同协商对策，以减少温室气体排放量。以下气体中不属于温室气体的是〔 〕
A．甲烷 B．臭氧 C．二氧化碳 D．二氧化硫
2．从探测“土卫六〞发回的信息中得知“土卫六〞酷似地球经常下“雨〞，不过“雨〞的成分是液态甲烷。以下表达中错误的选项是〔〕
A．这种“雨〞可以作为燃料来提供能量
B．“土卫六〞外表的温度比地球外表低
C．“土卫六〞上形成了甲烷的气-液循环
D．“土卫六〞外表是否存在有机物还无法确定
3．有一种用实际参加化学反响的离子符号来表示化学反响的式子叫离子方程式，在离子方程式中，反响前后的电荷是守恒的。现有如下离子方程式：RO3n－＋F2＋2OH－＝RO4－＋2F－＋H2O，由此可知在RO3n－中，元素R的化合价是〔〕
A．＋4 B．＋5 C．＋6 D．＋7
4．科学家发现在特殊条件下水能表现出有趣的结构和性质。例如，在一定条件下给水施加弱电场，能使水在常温常压下结成冰〔俗称“热冰〞，结构见右图〕。以下说法正确的选项是〔〕
A．在弱电场下，水分子的排列从无序转变为有序
B．水结成“热冰〞的过程中原子个数发生变化
C．上述变化过程中分子之间的间隔没有发生变化
D．利用该性质，人们可能在常温常压下建成溜冰场
5．德国化学家格哈德·埃特尔在固体外表化学的研究中取得了非凡的成就，其成果之一是揭示了氮气与氢气在催化剂外表合成氨的反响过程〔以下列图所示〕。
符合上述反响过程的顺序是〔 〕
A．⑤④①③②B. ④⑤①②③ C. ④⑤①③②D.⑤④①②③
6．以下解释不科学的是〔 〕
A．在溶洞中，当溶有Ca(HCO3)2的水液发生分解，析出固体〔在洞顶或洞底〕，日久天长便形成了钟乳石
B．长期盛放NaOH溶液的试剂瓶不易翻开，是因为NaOH与瓶中的CO2反响导致瓶内气压小于瓶外大气压的缘故
C．“通风橱〞是利用排风扇将橱内废气直接排放到室外的装置，它是一种不完善的防污设施
D．高压氧舱可治疗煤气中毒，原因是和血红蛋白结合的CO跟氧气反响生成无毒的CO2
7．在a、b两支试管中参加体积相同的同种生铁块。在a中参加食盐水，
塞上橡皮塞，如右图。U型玻璃管内为红墨水〔开始时两端液面等高〕。
放置一段时间后，以下有关表达错误的选项是( )
A．生铁块中的主要成分是铁，也含有少量的碳
B．红墨水柱两边的液面变为左低右高
C．两试管中铁均被锈蚀
D．a试管中发生的反响是：2C+2Fe+3O2=2FeCO3
8．原子序数在1～18之间的四种元素甲、乙、丙、丁，其最外层电子数的总和为13，甲、乙和丙是具有相同电子层数的相邻元素，那么丁一定不是( )
A．氢B．氯C．氧D．铍
9．以下装置所示的实验中，能到达实验目的的是( )
10．所含元素化合价发生变化的反响是氧化复原反响，其中被复原的元素化合价降低，被氧化的元素化合价升高。海洋中有丰富的资源，如以下列图所示利用海水可获得许多化工产品。
以下有关说法正确的选项是〔 〕
A．第①步中除去粗盐中的SO42－、Ca2＋、Mg2＋等杂质，参加的试剂顺序为：
Na2CO3溶液、NaOH溶液、BaCl2溶液，过滤后加盐酸
B．第②步中参加的试剂为CaCl2溶液
C．第③步中发生分解反响
D．在第④步中溴元素被复原
11．在一个密闭的钢筒内有甲、乙、丙、丁四种物质，在电火花作用下，发生充分反响，测得反响前后各物质的质量如下：

甲
乙
丙
丁
反响前质量 / g
64
10
1
25
反响后质量 / g
------
54
37
9
甲的相对分子质量为丁的2倍，那么该反响的化学方程式中甲与丁的化学计量数之比为〔　　　　〕
A．1∶2 B．1∶1 C．2∶ 1 D．2∶3
12．以下所示的图像能反映相对应实验的是〔 〕
A、向pH=12的Ca(OH)2溶液中不断加水稀释
B．向碳酸钙固体中逐滴参加稀盐酸至过量
C．在40℃，将饱和的硝酸钾溶液恒温蒸发水分至有白色晶体析出
D．将足量的金属镁片和锌片分别和等质量的相同质量分数的稀硫酸混合
13．在“绿色化学工艺〞中，最好是反响物中原子全部转化为欲制得的产物，即原子的利用率为100％。在用C3H4(丙炔)合成C5H8O2(2-甲基丙烯酸甲酯)的过程中，欲使原子的利用率到达最高，在催化剂作用下还需要其他的反响物是〔 〕
A．CO和CH3OH B．CO2和H2O C．H2和CO D．CH3OH和H2
14．右图是甲、乙两种物质的溶解度曲线。在t2℃时向盛有100　g水的烧杯中先后参加w g甲 和w g乙〔两种物质溶解时互不影响〕，充分搅拌。将混合物的温度降低到t1℃。以下说法正确的选项是〔 〕
A．甲物质的溶解度随温度升高而减小
B．温度降低到t1℃时，得到甲、乙的饱和溶液
C．温度降低到t1℃时，甲、乙的溶质质量分数相等，
得到甲、乙的不饱和溶液
D．t2℃时，甲物质的溶液为饱和溶液，乙物质的溶液为不饱和溶液
15．t℃时，将一定量KNO3的不饱和溶液平均分为三份，分别恒温蒸发出水的质量为5 g、10 g、15 g，析出KNO3晶体的质量依次为ag、bg、cg，那么a、b、c三者的关系为〔 〕
A．c == a+ bB．c == 2b－a C．c == a + 2bD．c == 2 a－b
得分
评卷人

二、填空题〔此题包括8个小题，共40分〕
16．〔3分〕现有局部常见元素的性质或原子结构如下表：
元素编号
元素性质或原子结构
X
由它形成的某种单质气体的密度约为空气的1.1倍
Y
历史上道尔顿曾用 ⊙ 来作为它的元素符号，它的单质是最轻的气体
Z
由它组成的某种单质是细鳞片状的很软的固体，有金属光泽和滑腻感
W
K层和M层电子数之和等于L层的电子数
〔1〕元素X和Y能形成原子个数比为1∶1的化合物，其化学式为______________。
〔2〕写出元素Z组成的这种单质的一种用途_________________________________。
〔3〕元素W可形成一种单质，其式量为256，该单质的化学式为_____________。
17．〔3分〕汽车安装的排气净化器的技术核心是使用高效催化剂，使废气中的CO和NOx在催化剂外表进行氧化复原反响。
〔1〕写出氮氧化物〔用NOx表示〕跟CO反响转化为无毒物质的化学方程式。
〔2〕假设汽车尾气中含有38g NO和NO2的混合物，经过充分转化后生成无毒物质的质量(m)范围是〔计算结果保存1位小数〕。
18．〔7分〕现测得二氧化碳在空气中的含量为0.038%，当其含量超过0.05%时就会加剧温室效应。所以人们一方面想限制其排放量，另一方面又想对它进行再利用。
〔1〕目前有以超临界〔一种介于气态和液态之间的状态〕CO2作致冷剂〔以前曾用氟利昂〕，这种做法对环境的积极意义在于。
〔2〕有科学家提出回收利用CO2的设想：把空气吹入碳酸钾溶液，从溶液中提取出CO2，又在合成塔使之变为燃料甲醇〔CH3OH〕。该技术流程如下：
〔说明：吸收池中盛有饱和的K2CO3溶液，合成塔内的反响条件为300℃、200kPa和催化剂。〕
①合成塔中反响的化学方程式为。
②请在上述流程图中找出循环利用的物质〔标出物质名称和循环方向〕。
③如果空气不经过吸收池和分解池，而是直接通入合成塔，你认为可行吗并简述理由
。
④假设生产4.8吨甲醇，那么可回收空气中的CO2吨。
19．〔5分〕有核电荷数小于18的A、B、C、D四种元素，A元素组成的单质是清洁的能源；B单质的体积在空气中占21％；C原子有3个电子层，最内层电子数是最外层的2倍；D元素是农作物生长所需要的营养元素，其组成的单质可以被豆科植物的根瘤菌吸收、利用。
〔1〕写出B、D元素的名称：B， D。
〔2〕写出A、B可能形成化合物的化学式、。
〔3〕写出由A、B、D三种元素组成的两种化合物之间发生中和反响的化学方程式。
〔4〕活泼性强的金属氢化物的化学式可表示为MHn，它与水剧烈反响生成碱和A的单质，请写出C的氢化物与水发生反响的化学方程式。
20．〔6分〕某化工厂排出的废水透明、澄清、略显蓝色。一同学取少量废水，用盐酸酸化，有白色沉淀生成〔不溶于稀硝酸〕。过滤，将所得的滤液分成两份，一份滤液中参加稀硫酸，也有白色沉淀生成〔不溶于稀硝酸〕；另一份滤液中参加足量NaOH溶液，产生蓝色沉淀。白色的Fe(OH)2固体在潮湿的空气中可生成红褐色的Fe(OH)3。试答复：
〔1〕过滤后，向滤液中滴加NaOH溶液，开始时观察不到蓝色沉淀，原因是：
。
〔2〕该同学设计了一个从废水中除去重金属离子的实验方案如下：
①固体A中一定含有的物质为(写化学式)。
②B溶液中的溶质一定含有(写化学式)。
21．〔6分〕某校化学兴趣小组在课外活动中，对某溶液进行了屡次检验，其中3次检验的结果如下表所示。
序号
溶液中检验出的物质
1
KCl、K2SO4、Na2CO3
2
Na2SO4、BaCl2、K2CO3
3
Na2SO4、KCl、K2CO3
阅读上表后答复：
〔1〕表中第________次结果肯定不准确。

〔3〕通过上述实验，该小组还是觉得无法确定其他2次检验结果中哪一次是正确的，你认为可能的原因是_________________________________________________________________。
22．〔4分〕金属镁可与热水反响生成氢氧化镁，所得溶液呈碱性，可使酚酞溶液显红色。某同学将镁条放在水中煮沸，趁热取出局部溶液，滴加酚酞溶液，变为红色，放置在空气中一段时间后，发现溶液的红色褪去了。
〔1〕溶液的红色褪去说明溶液的碱性 ；
〔2〕据你推测，导致溶液碱性变化的原因是：
。
〔3〕设计一个实验来验证你的一种推测，简要说明操作、现象及结论。
23．〔6分〕两种抗胃酸药剂的主要成分及建议每次剂量见下表：
主要成分
NaHCO3
Mg(OH)2
主要成分相对分子质量
84
58
建议每次剂量/g
0.5
0.3
〔1〕医生建议胃溃疡患者尽可能不要服用NaHCO3的可能原因是：
。
〔2〕服用Mg(OH)2的药效比服用NaHCO3“强〞而且“持久〞的可能原因是：
。
〔3〕服用Mg(OH)2的患者可能出现“轻泻〞的原因是：
。
得分
评卷人

三、实验题(此题包括3个小题，共20分)
24．〔4分〕某兴趣小组用右图所示装置收集并测量反响产生的气体及其体积。假设用该装置制取氢气，通过分液漏斗中参加30 mL稀盐酸，与平底烧瓶中盛放的0.65　g锌粒充分反响〔盐酸足量〕，该温度下氢气的密度为0.0892 g/L，应能收集到 mL的氢气3次实验收集到的氢气体积的平均值约为242mL。你认为造成这种实验误差的主要原因是。
25．〔4分〕你认为以下有关化学实验的表达是否正确(在“结论〞栏中填“是〞或“否〞)
序号
实验现象或数据
结论
1
分别加热溶质的质量分数为1%的Na2CO3和NaHCO3溶液，观察气泡的生成可区分出这两种溶液

2
用pH试纸测定一杯敞口久置于空气中的蒸馏水的pH为6

3
配制溶质的质量分数为1%的澄清石灰水备用

4
用排水法收满3瓶〔每瓶250　mL〕O2[ρ(O2)=1.43 g/L]，需称取的氯酸钾的质量为2.74 g

26．〔12分〕龙海实验学校初三兴趣小组利用如下装置〔局部固定装置已略去〕制备氮化钙，并探究其化学式〔实验式〕。
〔1〕按图连接好实验装置。检查装置气密性的方法是。
〔2〕反响过程中末端导管必须插入试管A的水中，目的是 。
〔3〕制备氮化钙的操作步骤是：①翻开活塞k并通入N2；②点燃酒精灯，进行反响；③反响结束后， ；④撤除装置，取出产物。
〔4〕数据记录如下：
空硬玻璃管质量m0/g
硬玻璃管与钙的质量m1/g
硬玻璃管与产物的质量m2/g
114.8
120.8
122.2
①计算得到化学式〔实验式〕CaxN2,其中x=。
②假设通入的N2中混有少量O2，如上计算得到的x3〔填写“＞〞、“=〞、“＜〞〕，判断依据是：。
得分
评卷人

四、计算题(此题包括2个小题，共10分)
27．〔4分〕为确定氨的组成，在一定温度、压强下进行如下实验：取20 mL氨，设法使它完全分解为N2和H2，体积为40 mL。参加20 mL O2，当H2和O2完全化合成水，剩余气体体积为15 mL〔一定温度、压强下一定体积各种气体中的分子数相同〕。请根据以上数据确定氨的分子式。
28．〔6分〕取50.00 g某质量分数浓度的NaOH溶液，向其中通入二氧化碳气体后，再向溶液中逐滴滴入18.25%的盐酸，产生CO2气体的质量〔假设反响后CO2完全逸出〕与所加的盐酸体积之间的关系如右图所示。〔保存两位小数〕
〔1〕计算原NaOH溶液的质量分数浓度。
〔2〕求NaOH溶液中通入CO2后，所得溶液中的溶质及其质量。〔保存两位小数〕
附加题〔10分〕钠与水反响的化学方程式为：2Na+2H2O= 2NaOH+ H2↑。质量均为m g的钠、镁、锌三种金属分别与25 g 质量分数为19.6% 的稀硫酸反响。
〔１〕由于金属的量不确定，产生的氢气的质量大小有多种可能〔不考虑镁与水的反响〕，如镁、锌产生氢气的质量相同且都小于钠产生的氢气质量的情况表示为Na>Mg＝Zn 。请按以上表示，写出所有可能情况。
______________________________________________________________________________
〔２〕试确定，当产生的氢气的质量大小为Na>Mg＝Zn时，m的取值范围________________。
〔３〕m＝ 4.6 时，Zn与酸反响产生H2的质量与金属质量〔m〕的关系如以下列图。请在图中再画出钠和镁二种金属分别与酸反响产生H2的质量与金属质量〔m〕的关系图线。〔在图线上用元素符号注明〕
2022年全国初中学生
化学素质和实验能力竞赛(第二十届天原杯)复赛试题参考答案
一、选择题：
题号
1
2
3
4
5
6
7
8
答案
D
D
B
A、D
D
B、D
B、D
C、D
题号
9
10
11
12
13
14
15

答案
B、C
C
C
B、D
A、C
C
B
二、填空题：〔除标明分数外，其余皆为每空1分〕
16．〔3分〕〔1〕H2O2 〔2〕作润滑剂或电极 〔3〕S8
17．〔3分〕〔1〕2NOx+2xCO＝2xCO2+N2 〔2〕 73.5　g ＜ m ＜ 84.3　g 〔2分〕
18．〔7分〕〔1〕起到保护臭氧层的作用　　〔2〕①
②〔2分〕 ③不行。如果直接通入合成塔，由于空气中CO2的含量太低了，不利于生成甲醇的反响进行。〔2分〕 ④ 6.6
19．(5分)　⑴ 氧氮 ⑵ H2O、H2O2〔各0.5分〕
⑶ HNO3+NH3•H2O=NH4NO3+H2O ⑷ NaH+H2O=NaOH+H2↑
20．〔6分〕⑴滤液中含有未反响盐酸，NaOH会和盐酸发生中和反响
⑵① Fe、Ag、Cu 〔3分〕② Fe (NO3)2、Ba(NO3)2〔2分〕
21．〔6分〕〔1〕2 〔2〕硝酸 CO32－〔过量的〕硝酸钡 硝酸银 〔3〕因为溶液中溶质存在的形态主要是离子，1、3中的离子组成是相同的，区别仅仅是呈现形式不同而已。
22．〔4分〕〔1〕减弱①溶液吸收了空气中的CO2②氢氧化镁的溶解度随温度的降低变小
〔2〕做比照实验，让上述红色溶液分别与空气接触和隔绝空气的条件下冷却，假设前者褪色，后者不褪色，那么证明空气中的CO2使溶液碱性减弱，导致红色褪去
23．〔6分〕〔1〕NaHCO3和HCl反响生成气态CO2，使胃内气压遽然升高〔2分〕
〔2〕0.3 g Mg(OH)2比0.5 g NaHCO3能中和更多的HCl，所以药效强于NaHCO3；Mg(OH)2和HCl反响速率慢于NaHCO3和HCl，所以药效比服用NaHCO3持久〔2分〕
〔3〕Mg(OH)2和HCl反响生成MgCl2和H2O，出现“轻泻〞和MgCl2或Mg有关〔2分〕
三、实验题：〔除标明分数外，其余皆为每空1分〕
24．〔4分〕224〔2分〕参加酸液的体积“置换出〞平底烧瓶中的空气，造成收集的气体体积的偏大〔2分〕
25．〔4分〕 否　　　是　　　否　　　否
26．〔12分〕〔1〕关闭活塞k，将末端导管插入试管A的水中，用酒精灯微热硬玻璃管，假设导管末端有气泡冒出，撤去酒精灯冷却后，在导管内形成一段水柱，那么证明装置的气密性良好。〔2分〕
〔2〕反响过程中导管末端必须始终插入试管A的水中，目的是：防止空气中的氧气通过末端导管进入实验装置，生成氧化钙，引入杂质。〔2分〕
〔3〕继续通入氮气，将末端导管从试管A中撤出水面，再熄灭酒精灯。〔2分〕
〔4〕①x= 3〔2分〕②＜因为钙的总量不变，含有氧化钙的氮化钙总质量增大[ m(xCaO)＞m(CaxN2〕，钙与氮〔不纯〕元素的质量比减小，其个数比也变小，所以x值会减小。〔3分〕
四、计算题：
27．〔4分〕解：N2、H2、O2体积为60 mL，H2和O2化合成水剩余气体体积为15 mL，消耗45 mL气体。〔1分〕由 2 H2 + O2 =2 H2O知：消耗30 mL H2、15 mL O2，剩余气体中O2 5 mL、N2 10 mL。〔2分〕
20 mL氨完全分解为10 mL N2和30 mL H2，即1 mL氨由1/2 mL N2和3/2 mL H2组成，所以氨的分子式为NH3。〔1分〕
28．〔6分〕〔1〕20.00% 〔2分〕
〔2〕m(Na2CO3)＝6.63 g〔2分〕m(NaHCO3)＝10.49 g 〔2分〕
附加题〔1〕〔写出一种得1分，写三种且全部正确得4分。〕
Na＞Mg＞Zn Na＝Mg＞Zn、Mg＞Na＞Zn
〔2〕m≥3.25 〔2分〕
〔3〕〔4分〕