第20届全国高中化学竞赛决赛（冬令营）理论试题及答案.docVIP

中国化学会第20届全国高中学生化学竞赛（决赛）

理论试题

2007年1月17日

●本竞赛试题共8题，总分120分，竞赛时间4小时。迟到超过30分钟者不得进入考场，考试开始后1小时内不得离开考场。解答完毕，将试卷和答卷及草稿纸折好，背面朝上放于桌面，撤离考场。

●试卷和答卷已分别装订成册，不得拆散，所有解答必须写在答卷的指定位置，写于其他

位置无效．

●选手营号写在答卷每页左边指定位置，不得写所属地区，学校名称和姓名，否则按废卷

论。

●使用黑色墨水钢笔或圆珠笔答题，不得使用铅笔(包括作图)。使用提供的草稿纸．不得携带任何其他纸张进入考场。

●允许使用非编程计算器及直尺，橡皮、涂改液等文具，不得将文具盒以及手机、小灵通、BP机等通讯工具带入考场，一经发现将严肃处理。

原予量：H1.008B10.81C2.01N14.01O16.00

第1题(14分)

钛及其合金具有密度小、强度高、耐腐蚀等优良性能，被广泛用于航天、航空、航海、石油、化工、医药等部门。我国四川省有大型钒钛磁铁矿。从由钒钛磁铁矿经“选矿”得到的钛铁矿提取金属钛(海绵钛)的主要工艺过程如下：

l-1钛铁矿的主要成分为FeTiO3。控制电炉熔炼温度(1500K)，用碳还原出铁，而钛则进入炉渣浮于熔融铁之上，使钛与铁分离，钛被富集。已知：

通过计算判断在电炉熔炼中主要发生以上哪个反应?(3分)

1-2写出在1073—1273K下氯化反应的化学方程式。(1分)

1-3氯化得到的TiCl4中含有的VOCl3必须用高效精馏的方法除去，为什么?实际生产中常在409K下用Cu还原VOCl3，反应物的摩尔比为1：l，生成氯化亚铜和难溶于TiCl4的还原物，写出还原反应方程式。(2分)

1-4精制后的TiCl4用金属镁还原可得海绵钛，写出化学反应方程式。(1分)

1-5菱镁矿(主要成分为MgCO3)煅烧分解后与焦炭混合在氯化器中加热到1373K，通入氯气生成MgCl2。在1023K电解熔融MgCl2得到金属镁。

(1)写出用菱镁矿煅烧及氯化制取MgCl2的化学反应方程式。(2分)

(2)写出电解熔融MgCl2的电极反应式和电解反应式。(2分)

(3)已知1023KMgCl2(l)的标准摩尔生成焓ΔfHm?为–596.32,MgCl2(l)、Mg(l)、Cl2(g)的标准摩尔熵Sm?分别为231.02、77.30、268.20。计算MgCl2的理论分解电压。(3分)

第2题(14分)

自然界中许多金属和非金属形成的矿物微粒的粒度介于纳米-微米之间，并呈现出不同的晶体形貌和特殊的物理化学性能，我国已发现多个储量丰富的大型天然纳米非金属矿床。

2-1膨润土是一种天然纳米矿物材料，主要成分为蒙脱石。蒙脱石是层状结构的硅酸盐矿物，在一定地质条件下可形成厚度为纳米尺寸的层状晶体。不考虑层间水和阳离子置换时，化学式为A12Si4O10(OH)2。将下面蒙脱石晶体结构图中与中心Al原子配位的O原子和OH原子团用短线连接起来(Al的配位多面体共边)，指出配位多面体的空间构型。(4分)

2-2非金属纳米矿物开采出来后，需经选矿、化学提纯才能应用。

（1）当矿物中含有CuS、ZnS杂质时，将适量浓硫酸拌入矿粉，加热，充分搅拌，待反应完全后用水稀释、过滤、清洗，可将这些杂质分离除去。从环保和经济的角度，应尽量减少硫酸的用量，写出化学反应方程式。加水稀释的目的是什么？(2.5分)

（2）当矿物中含有As2S3、SnS2杂质时，加入硫化钠和少量氢氧化钠的混合溶液，加热搅拌，待反应完全后经过滤、消洗，可将杂质分离除去，写出主要化学反应方程式。为什么需加氢氧化钠溶液?(2.5分)

2-3若膨润土中含Fe2O3时，白度就会受到影响，须进行漂白处理：在硫酸介质中用连二亚硫酸钠作漂白剂进行漂白；加水漂洗后加入氨基三乙酸钠(Na3A

(1)写出漂白过程的离子反应方程式。(2分)