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天原杯化学竞赛试卷及答案
2003年全国初中学生化学素质和实验能力竞赛（第十三届天原杯）
复赛试题
一、 选择题（本题包括14小题，每小题2分，共28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1分）
题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14
答案
1、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、一种“及食即热型快餐”适合外出旅行时使用。期内层是铝箔包裹的、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面的拉线，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
A浓硫酸与水 B生石灰与水 C熟石灰与水 D氯化钠与水
根据以下提供的材料，解答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，是某市一条长约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 1.5 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
3、如果让你测定该河水的酸碱度，可选用
A石蕊试液 B酚酞试液 C、PH试纸 D 碳酸钠溶液
4、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、经测定，该化工厂排放的污水中铅的质量分数为（1×10－5）％。则该污水的水质属于（该污水的密度为1g/cm3）
A Ⅰ类 BⅡ类 C Ⅲ类 DⅣ类
6、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（有硅原子构成）的表面直接移动硅原子写下了“中国”两字。下列说法中正确的是
A在上述操作中没有变化
B这两个汉字是当时世界上最小的汉字
C此技术说明在化学变化中原子可以再分
D这标志着我国科学家已进入了操纵原子的阶段
7、据报道，某地发现一温泉，水温高达58℃。经监测分析，该温泉属于硅酸盐矿泉，有软化血管的作用，对心脏病、高血压病有良好的医疗保健作用。一直硅酸盐中硅元素的化合价为+4价，则硅酸盐的化学式为
A H2SO4 B H4SiO3 C H2SiO3 D NaOH
8、谋工厂排放的废硫酸，拟选用下列物质与之中和
物质 相对分子质量 市场参考价（元/kg）
CaCO3 100 1.8
Ca(OH)3 74 2.0
NH3 17 6.5
NaOH 40 11.5
如果要求花最少的钱来中和同样量的废硫酸则应选择
A CaCO3 B Ca(OH)3 C NH3 D NaOH
9、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。下列燃料电池比较适合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、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右图所示装置，你认为该装置应选用的试剂是
瓶Ⅰ 瓶Ⅱ
A Ca(OH)2 NaOH
B NaOH Ca(OH)2
C 稀HCl Ca(OH)2
D NaOH BaCl2
11、甲原子与乙原子的质量比为a:b，而乙原子与碳12原子的质量比为c:d，则甲原子的相对原子质量为
A 12ac/bd B bc/12ac C 12bd/ac D ab/12bc
12、将w 克KNO3的不饱和溶液恒温蒸发水分，，直到晶体析出。在此变化过程中，溶液中质量分数与蒸发时间的变化关系可用下图表示的是
13、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。有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、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（本题包括9个小题，共41分）
15、（6分）反物质是由反粒子组成的物质。所有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。据最新报道，欧洲核子研究中心近日已成功的制造出约5万个低能量状态的反氢离子，这是人类首次在受控条件下大量制造的反物质。是回答下列问题：
（1）你认为反氢原子的结构示意图可表示为______________，图中代表个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_______________________________________________________________。
6、（2分）用来制蜡烛的石蜡是一类含碳、氢元素的化合物，可用通式CnH2n+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、（3分）吸烟有害健康，科学实验表明香烟所产生的烟雾中，至少有300多种化合物不同程度对人体有害。为了检验该烟雾中是否存在CO2 和CO，在对香烟燃烧产生的烟雾进行适当处理后，依次通过足量的以下试剂：①澄清石灰水，②浓硫酸，③灼热的黑色氧化铜粉末，④澄清石灰水，发现①、④变混浊。试回答：
（1）①中发现的现象说明________________________________________。
（2）烟雾中是否存在CO？____，作出此判断依据的实验现象为_________。
18、（3分）人们每天通过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，哪些是人体有害的微量元素（请用线连接）
铬Cd
铜Cu
铁Fe
钙Ca
汞Hg
碘 I
铅Pb
镁Mg
硒Se
锌Zn
19、（5分）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，产生沉淀既溶于酸液溶于稀硝酸；
（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，没有沉淀产生。
由以上实验确定：A是__________，B是__________，C是__________，D是__________，E是__________。
20、（3分）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的质量。根据所得到铜粉的质量，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。但实际耗用的锌粒（不含杂质）和稀硫酸的质量都远远超过计算值。是从实验过程看，原应是_________________________________________________
_______________________________________________________________
______________________________________________________________。
21、（4分）新型材料纳米级α-Fe粉具有超强的磁性能,可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法制备纳米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____________________________；
（2） 反应中保护气的作用是 ___________________________________。
22、(11分)“化学多米诺试验”是利用化学反应中气体产生的压力，是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“化学多米诺试验”，已知H2O2 在MnO2的催化作用下可分解产生O2和 H2O 。如图所示的A～H各装置中分别盛放的物质为：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、滴有紫色石蕊的蒸馏水，H、足量的澄清石灰水。请回答以下各题：
（1） 试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、Ag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_________中；
23、（4分）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。
又知碘是甲状腺的主要成分，健康成人每天适宜摄入量为100μg~200μg（1μg为1×10-6g）。为使上述测定结果可靠，从测定人体血液循环量24小时前，连续五天服碘化钠（不含放射性碘）50mg/(5ml•d)，原应是______________________________________________________________。
24、（5分）某生活污水有一股臭味，主要含有碎菜叶，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、（7分）将适量的黄色草酸亚铁（FeC2O4•2H2O ）粉末加入试管，在酒精灯上边加热边摇动，发生剧烈法应产生的气体可使燃着的木条熄灭，生成黑色的粉末。反映将结束时，用橡皮塞塞好试管，稍冷后，打开塞子将所得的黑色粉末撒在石棉网上，便会立即自燃起来。是回答下列问题：
（1） 黑色粉末是什么物质？为什么在空气中自燃？________________
_______________________________________________________________
（2） 反应将结束时，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。______________________
26、（6分）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1.2572g/L。
方法二：将氨气（NH3 ）通过赤热的装有氧化铜的玻璃管，生成氮气和水蒸汽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
（2）与除去空气中的水蒸气和二氧化碳可供选择的装置如下图所示（不可重复使用），在你选择的装置中，用相应的字母表示导管口的连接顺序____
______________，瓶中应盛放什么物质______________________________。
（3）情分析两种方法所测定的氮气密度数值不同的原因。
四、计算题（本题包括2个小题，共13分）
27、（7分）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此样品置于烧杯中，分四次加入密度为1.22g/cm3的硫酸并作相关记录。有关数据记录如下表：
加硫酸的序号 加硫酸的体积／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、（6分）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。现有以液体推进剂以醇（含碳52％，含氢13％，含氧35％）为燃料，质量分数为90％的过氧化氢作氧化剂，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。（可按2H2O2→2 H2O + O2 ↑得到的氧气与醇反应来计算）
2003年全国初中学生
化学素质和实验能力竞赛（第十三届天原杯）
复赛试题答案
一、 选择题（本题包括14小题，每小题2分，共28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1分）
题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14
答案 C B C B D BD C B C A A BC B C
二、填空题（本题包括9个小题，共41分）
15、（1） ，+1，1个反电子；-1，反氢原子核且其中只有1个反质子（或1个反质子）（2）不是，化学变化是反应物中原子的重新组合，而“湮灭”不是
16、蜡烛在空气中燃烧不完全，产生了碳，这些碳的颗粒具有吸附作用
17、（1）燃烧的产物中存在CO2
（2）存在,④中的澄清石灰水变浑浊
18、
铬Cd
铜Cu
铁Fe
钙Ca
汞Hg
碘 I
铅Pb
镁Mg
硒Se
锌Zn
19、BaCl2 ，K2SO4 ，KCl ，AgNO3 ，K2CO3
20、①氧化铜加热前要先通氢气,排去试管内空气
②反应后热铜粉还需在氢气中冷却
③部分氢气通过装有氧化铜的试管时,未与氧化铜反应
21、（1）H2 + FeCl2 → Fe + 2HCl ；
（2）防止生成的纳米α-Fe 被氧化
22、（1）检查装置的气密性
(2)稀盐酸，石灰石。（其它合理均给分）
(3)化合反应CO2 + H2O → H2CO3 , G
分解反应2H2O2 2H2O + O2↑, D
置换反应 Zn + H2SO4 → ZnSO4 + H2 ↑, B
复分解反应 CaCO3 + 2HCl → CaCl2 + H2O + CO2 ↑, AG
23、减少注入的放射性元素碘被甲状腺吸收
三、实验题
24、（1）沉淀，过滤
（2）活性炭，木炭，吸附剂，除臭剂，微生物作用（答对一个即可）
（3）节约用水
（4）取2ml待测液体与试管中，滴加硝酸银溶液，若有白色沉淀生成，加稀硝酸酸化，若白色沉淀不消失，则证明待测液存在氯离子
25、（1）铁粉。由于生成的铁粉很细，极易氧化并产生热量使铁粉达到着火点引起自然
（2）防止铁粉被氧化
（3）反应物表面积越大，反应越快
（4）FeC2O4•2H2O Fe + 2CO2 ↑ +2H2O ↑
26、（1）2NH3 + 3CuO N2 + 3H2O +3Cu
（2）BAGH或GHBA
上述装置顺序中，第一个盛放氢氧化钠溶液，第二个盛放浓硫酸
（3）空气中含有少量密度比氮气大的气体，是的方法一的测定值偏高
四、计算题
27、（1）8.0g
（2）12.0g/20.0g×100%=60.0%
（3）设硫酸溶液中溶质的质量分数为x
FeO + H2SO4 → FeSO4 + H2O
72 98
12.0g x ×60.0ml×1.22g/cm3
x=22.3%
28、设1kg该醇燃料中的碳完全燃烧分别消耗氧气x和y，则
C + O2 → CO2 2H2 + O2 → 2H2O
12 32 4 32
1000g×52% x 1000g×13% y
x=1387g
y=1040g
则1kg该醇燃料完全燃烧分别消耗氧气的质量为：
1387g+1040g-1000g×35%=2077g
设需H2O2 的质量为w，则
2H2O2 → 2H2O + O2
68 32
w 2077g
w=4414g
需质量分数为90%的H2O2 的质量为4414g/90%=4904g
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