2003年第十三届“天原杯”全国初中学生化学素质和实验能力竞赛复赛试卷（解析版）

一、选择题

1. 难度：中等

种植下面几种农作物对pH值的要求是：大豆6～7，茶5～5.5，甜菜7～7.5，西瓜6．如果某地区经常降酸雨，则上述农作物最不适合种植的是（ ）
A．大豆
B．茶
C．甜菜
D．西瓜

2. 难度：中等

一种“即热即食型快餐”适合外出旅行时使用．其内层是用铝箔包裹的、并已加工好的真空包装食品，外层则是分别包装的两包化学物质，使用时拉动预留在外的拉线，使这两种化学物质反应，此时便可对食物进行加热，这两包化学物质最合适的选择是（ ）
A．浓硫酸与水
B．生石灰与水
C．熟石灰与水
D．氯化钠与水

3. 难度：中等

根据以下提供的材料，解答第3～5题．
材料1：据2002年4月30日．《中国环境报》报道，某化工厂排放的污水，使某市一条长约50公里的河水受到严重污染，对工农业生产及人民的生活造成严重危害．经环保部门测定，被污染的河水pH在1～4之间，其他水质指标也严重超标．
材料2：2002年6月1日，国家环境保护总局发布的《地表水环境质量标准》，对地表水质量作了明确规定，部分指标如下（除pH外，各项目的单位：mg/L）：

水质分类 项目及标准	I类	II类	III类	IV类	V类
磷（P）≤	0.02	0.1	0.2	0.3	0.4
氮（N）≤	0.2	0.5	1.0	1.5	2.0
锌（Zn）≤	0.05	1.0	1.0	2.0	2.0
铅（Pb）≤	0.01	0.01	0.05	0.05	0.1
pH	6～9	6～9	6～9	6～9	6～9

如果让你测定该河水样的酸碱度，可选用（ ）
A．石蕊试液
B．酚酞试液
C．pH试纸
D．碳酸钠溶液

4. 难度：中等

材料2中所指出的“氮”、“磷”、“锌”、“铅”，是指（ ）
A．单质
B．元素
C．离子
D．分子

5. 难度：中等

经测定，该化工厂排放的污水中铅的质量分数为（1X10^-5）%．则该污水的水质属于（设该污水的密度为1g/cm³）（ ）
A．I类
B．Ⅲ类
C．Ⅳ类
D．V类

6. 难度：中等

我国科学家在1993年首次利用超真空扫描隧道显微镜技术，在一块晶体硅（由硅原子构成）的表面直接移动硅原子写下了“中国”两字（见右图）．下列说法中：正确的是（ ）

A．在上述操作中没发生任何变化
B．这两个字是当时世界上最小的汉字
C．此技术说明化学变化中原子可再分
D．这标志着我国的科学技术已进入原子操纵的阶段

7. 难度：中等

据报道，某地发现一温泉，经检测分析，发现该温泉属于硅酸盐温泉，对心脏、高血压等有良好的医疗保健作用．已知硅酸盐中硅元素的化合价为+4价，则硅酸的化学式为（ ）
A．H₂SiO₄
B．H₄SiO₃
C．H₂SiO₃
D．Na₂SiO₃

8. 难度：中等

工厂排放的废硫酸，拟选用下列物质与之中和．

物质	CaCO3	NaOH	Ca（OH）2	NH3
市场参考价（元/kg）	1.8	11.5	2.0	6.5

如果要求花最少的钱来中和同样量的废硫酸则应选择（ ）
A．Ca（OH）₂
B．CaCO₃
C．NH₃
D．NaOH

9. 难度：中等

燃料电池是一种将化学反应产生的能量直接转换成电能的装置．下列燃料电池最适合在宇宙飞船上使用的是（ ）
A．CH₄-O₂，燃料电池
B．C₂H₅OH-O₂燃料电池
C．H₂-O₂燃料电池
D．CO-O₂燃料电池

10. 难度：中等

为验证人体呼出气体中含有的CO₂不是来自空气，而是人体代谢作用产生的．某学校学生课外活动小组设计了如图所示装置，你认为该装置应选用的试剂是（ ）

A．Ca（OH）₂，NaOH
B．NaOH，Cu（OH）₂
C．稀HCl，Ca（OH）₂
D．NaOH，BaCl₂

11. 难度：中等

甲原子与乙原子的质量比为a：b，而乙原子与碳原子的质量比为c：d，则甲原子的相对原子质量为（ ）
A．
B．
C．
D．

12. 难度：中等

将100gKNO₃的不饱和溶液恒温蒸发水分，直至有晶体析出．在此变化过程中，溶液中溶质质量分数（a%）与蒸发时间（t）的变化关系可用下图表示的是（ ）
A．
B．
C．
D．

13. 难度：中等

为了使经济可持续发展，生产过程应尽量减少对环境的负面作用．由单质铜制取硫酸铜有下列几种步骤，其中可行且符合以上要求的是（ ）
A．Cu→CuSO₄
B．Cu→CuO→CuSO₄
C．Cu→Cu₂（OH）₂CO₃→CuSO₄
D．Cu→Cu（NO₃）₂→Cu（OH）₂→CuSO₄

14. 难度：中等

50g镁、锌、铁的混合物与足量的稀硫酸反应得到混合溶液，蒸发后得到218g固体（已换算成无水硫酸盐）．则反应产生氢气的质量是（ ）
A．2g
B．3g
C．3.5g
D．4.5g

二、填空题

15. 难度：中等

反物质是由反粒子组成的物质．所有的粒子都有相应的反粒子，反粒子的特点是其质量、寿命等与相应的粒子相同，但电荷、磁矩等与之相反．反粒子一旦与相应的粒子碰撞，如电子碰到反电子，就会立即“湮灭”为其他物质．据最新报导，欧洲核子研究中心近日成功地制造出约5万个低能量状态的反氢原子，这是人类首次在受控条件下大量制造的反物质．试回答下列问题：
（1）你认为反氢原子的结构示意图可表示为 ，图中代表各微粒的符号及其所表示的意义分别是：    表示    ；    表示    ．
（2）质子与反质子相碰撞而“湮灭”是化学变化吗？    ，理由是    ．

16. 难度：中等

用来制蜡烛的石蜡是一类含碳、氢元素的化合物，可用通式C_nH_2n+2表示其组成．在空气中点燃蜡烛，常因燃烧不完全而产生炭．室内有人吸烟后，常有难闻气味，有人建议，在室内点燃一支蜡烛，不久这种气味可减弱，其原因是    ．

17. 难度：中等

吸烟有害健康，科学实验证明香烟产生的烟雾中至少有300多种化合物对人体有不同程度的危害．为了检验香烟烟雾中是否存在CO₂和CO，在对烟雾进行适当处理后，依次通过足量的以下试剂：①澄清的石灰水；②浓硫酸；③灼热的黑色CuO粉末；④澄清的石灰水，发现①、④变浑浊．你认为①变浑浊的现象说明    ；烟雾中是否存在CO？    ，做出此判断依据的实验现象为    ．

三、解答题

18. 难度：中等

人们每天摄取食物不断补充所需要的各种元素，但有时也会摄入某些有害的元素．请指出下列矿物元素中，哪些是人体必需的微量元素，哪些是对人体有害的微量元素（请用线连接）．

四、填空题

19. 难度：中等

实验室现有五瓶失去标签的无色溶液，根据实验室的记录，只知它们分别是KCl、K₂SO₄、K₂CO₃、AgNO₃、BaCl₂中的一种，为确定
它们的成分，某学生将它们依次编为A、B、C、D、E，并设计了一组实验．实验记录如下：
（1）将A和B混合，产生一种既不溶于盐酸也不溶于稀硝酸的沉淀；
（2）将C和D混合，产生一种既不溶于盐酸也不溶于稀硝酸的沉淀；
（3）将A和E混合，产生的沉淀既溶于盐酸也溶于稀硝酸；
（4）将D和E混合，产生的沉淀仅在稀硝酸中消失；
（5）将B和C混合，没有沉淀生成．
由以上实验确定：A是    ，B是    ，C是    ，D是    ，E是    ．

20. 难度：中等

实验室用锌粒和稀硫酸反应制取氢气，并经过净化、干燥后，还原氧化铜来测定铜的相对原子质量．根据所得到的铜粉的质量，可求得参加反应的氢气的质量，进而计算出应消耗的锌粒和稀硫酸的质量．但实验耗用的锌粒（不含杂质）和稀硫酸的质量都远远超过计算值．试从实验过程看，原因是    ．

21. 难度：中等

新型材料纳米级α-Fe粉具有超强的磁性能，用作高密度磁记录的介质以及高效催化剂等．实验室采用气相还原制备纳米α-Fe，方法是：将固体粉料FeCl₂•nH₂O脱水、真空干燥，然后在高温条件下通入高纯氮气（作保护气）和氢气（作还原剂）的混合气体，生成纳米α-Fe．请回答以下问题：
（1）写出生成纳米α-Fe的化学方程式 ①    ；②    ．
（2）反应中保护气的作用是    ．

22. 难度：中等

“化学多米诺实验”是利用化学反应中气体产生的压力，使多个化学反应依次发生．（整个反应只需要第一个反应发生，就好像多米诺骨牌游戏一样．）以下就是一个“化学多米诺实验”，已知H₂O₂在MnO₂的催化作用下可分解产生O₂和H₂O．所示装置图中各仪器内盛放的物质分别为：A．稀硫酸；B．锌粒；C.3%H₂O₂溶液；D．MnO₂；E．某溶液；F．某块状固体；G．滴有紫色石蕊试液的蒸馏水；H．足量澄清石灰水．请回答以下各题：
（1）实验开始前必须进行的操作是    ；
（2）反应开始后，若G中出现红色，H中有白色沉淀生成，判断E、F中的物质可能分别是    ；    ；
（3）按基本反应类型写出该实验中有关反应的化学方程式：（装置用字母表示）
化合反应    ，发生在装置    中；
分解反应    ，发生在装置    中；
置换反应    ，发生在装置    中；
复分解反应    ，发生在装置

23. 难度：中等

测定人体血液循环量的一种方法是：吸取6.0mL含放射性元素¹³¹I-人血清白蛋白溶液，每1.0mL含放射性元素碘2.0×10^-6Ci（居里，一种放射性强度的单位），快速注入静脉中，10分钟时抽取1.0mL静脉血液，测定其中含放射性元素碘为0.0030×10^-6Ci（10分钟内碘的放射性的强度改变可忽略不计）．人的血液循环量为    L．又知碘是甲状腺素的主要成分，健康成人每天适宜摄入量为100µ g～200µg （1µg为10^-6g）．为使上述测定结果可靠，从测定人体血液循环量24小时前，连五天服碘化钠（不含放射性碘）50mg/，原因是    ．

24. 难度：中等

某生活污水中有一股臭味，主要含有碎茶叶、碎塑料薄膜、泥沙、氯化钠和碳酸钠等物质．现欲将其经去渣、除臭处理后用于清洗厕所的用水．问：
（1）采取何种操作可除去其中的固体物质？    ；
（2）用什么物质可除去污水的臭味？    ；
（3）把生活污水进行处理再利用的目的是什么？    ；
（4）怎样检验经（1）和（2）处理后的水中是否还存在氯离子？    ．

25. 难度：中等

将适量黄色的草酸亚铁粉末加入试管，在酒精灯上边加热边摇动，发生剧烈反应．产生的气体可使燃着的木条熄灭，生成黑色粉末．反应将结束时，用橡皮塞塞好试管，稍冷后，打开塞子将所得的黑色粉末洒在石棉网上，便会立即自燃起来．试回答下列问题：
（1）黑色粉末是什么物质？为什么在空气中自燃？       
（2）反应结束时，用橡皮塞塞好试管有何作用？   
（3）化学反应的快慢与反应物的表面积有何关系？   
（4）写出草酸亚铁受热分解的化学方程式？    ．

五、解答题

26. 难度：中等

雷利是英国物理学家，他曾用下列两种方法测定氮气的密度．
方法一：将除去水蒸气和二氧化碳的空气通过烧红的装有铜屑的玻璃管，使空气中的氧气全部除去，测得氮气的密度为
1.2572kg/L．
方法二：将氨气（NH₃）通过赤热的装有氧化铜的玻璃管，生成氮气和水蒸气，除去水蒸气后测得氮气的密度为1.2508g/L．
若两次测定的状况相同，请问：
（1）方法二中发生反应的化学方程式为______ 3Cu+N₂+3H₂O

27. 难度：中等

现有一种铜和氧化亚铁的混合物样品．为测定该样品中氧化亚铁的含量，某学生取20.0g此样品置于烧瓶中，分四次加入密度为1.22g/cm³的硫酸并做相关记录．关数据记录如下表：

加硫酸的序号	加入硫酸的体积/mL	剩余固体的质量/g
1	20.0	16.0
2	20.0	12.0
3	20.0	8.0
4	20.0	8.0

试计算：
（1）10.0g此样品中铜的质量．
（2）样品中氧化亚铁的质量分数．
（3）所用硫酸溶液溶质的质量分数．

28. 难度：中等

航天技术中的火箭推进剂可用醇类为燃料，液态氧为氧化剂，但后者的沸点较低（-183℃），需要额外的隔热装置，因而增加了火箭的重量．为了避免此缺点，可用过氧化氢（H₂O₂）代替液态氧，它具有相对高的沸点和较低的凝固点，而且没有毒性，和醇反应时也能放出很高的能量．现有一液体推进剂以醇（含碳52%、含氢13%、含氧35%）为燃料，质量分数为90%的过氧化氢做氧化剂，欲使1kg该醇燃料完全燃烧，计算需消耗质量分数为90%的过氧化氢的质量（提示：可按2H₂O₂=2H₂O+O₂↑得到的氧气与醇反应来计算）．