2021年高中化学奥林匹克竞赛北京预赛试题及答案(精编).docx

2021 年高中化学奥林匹克北京地区预选赛试卷(2021 年 4 月 18 0,上午 9： 0011： 00)1.姓名、准考证号和所属区、县、学校必须填写在答题纸指定位置，写在其他处者按废卷处理。2.竞赛时间 2 小时。迟到超过 30 分钟者不得进场。开赛后 1 小时内不得离场。考试结束后，把试卷(背面向上)放在桌面上，立即离场。3.竞赛答案全部写在答题纸指定位置上，使用黑色或蓝色圆珠笔、签字笔、钢笔答题，使用红 色笔或铅笔答题者，试卷作废无效。4.允许使用非编程计算器及直尺等文具。5.答题纸按密封线封装。可能用到的元素相对原子质量如表：HCNOSC142Mo 44Ru45Rh46Pd50Sn70W1.0112.0114.0116.0032.0635.4595.96 101.07102.91106.42118.71183.84R=8314J mol-l K-l； 温度 T(K)=273.2+t(C)1.(1)三种消毒剂在不同浸泡时间对芽弛杆菌的消毒效果(阳性次数/试验次数)如下表:消毒剂lOmin30minlh2h5h1%84 消毒液。5/53/52/50/50/51%季铉盐5/55/55/55/55/55%季铉盐0/50/50/50/50/50. 1%过氧乙酸0/50/50/50/50/5下列说法不正确的是 OA.84 消毒液的有效成分为 NaClOOB. 过氧乙酸的结构简式为 |CH3COOHC. 质量分数相同时，上述消毒剂消毒效果最好是季铉盐D. 使用消毒剂浸泡消毒时，要选择合适的浓度和适当的浸泡时间(2) 1 圮是碳的放射性同位素，半衰期为 5730 年，常用来估算动植物生存的年代，其原理为：动植物的生命 活 动需要不断与大气进行碳交换，因此活体内的 1 圮丰度与大气中的 sc 丰度接近；没有生命体征之后，体 内的 14C因放射性衰变导致丰度降低，依据衰变量可估计其生存年代。 2021 年 3 月，考古学家对三星堆遗址 4 号坑的碳屑样品进行了分析，测得 l4C 的丰度约为大气中的 67.9%,试推测三星堆 4 号坑距今约A. 1400 年 B. 3200 年 C. 4100 年 D. 9400 年(3) 测定海水中溶解无机碳(主要为 HCO； )的总含量。取 zmL 海水样品酸化，用 N?将生成的 CCh 全部吹出并 用 NaOH 吸收(装置如下图)。充分反应后，将两瓶 NaOH 吸收液倒入锥形瓶中混合，滴加酚猷;，用 cmol-L1 盐 酸标准溶液滴定至红色恰好褪去(pH=8.0),消耗 vimL 标准溶液。再向锥形瓶内滴加漠甲酚绿- 甲基红，继 续滴定 至溶液恰好变红(pH=5.0),又消耗 V2H1L 盐酸标准溶液(V1V2)。下列说法错误的是。A. 用两瓶 NaOH 吸收溶液 目的是保证 CO2 全部被吸收B. VIV2说明吸收液中 NaOH 过量C. 海水样品中溶解无机碳的物质的量浓度为一 mol-L1 zD. 若将硫酸改为盐酸，会因 HC1 挥发进入吸收瓶而影响无机碳的测定结果(4) 麦角新碱属于呵噪类衍生物，其结构简式如图所示，分子结构中存在 3 个手性碳原子，它们的绝对构型 从1 到 3 依次为A. R, S, S B.R, R, S C.S, R, R D.S, S, R(5) 氮气在常温常压下转化成氨气具有重要意义。近期报道的我国学者研究成果，使用 MoSe2 负载氮化碳 (C3N4)为光电催化剂，利用光电化学方法实现常温常压合成氨。其可能的催化原理和能量变化如下图所示 (图b 中*表示催化剂的活性位点)。下列说法不正确是 oA. NH3 在阴极生成B. 8 步历程中有 3 步需要吸收能量C. 仅涉及氮氮之间共价键的断裂D. 催化剂中的 Mo 具有空轨道，有利于“吸附”N2 并催化反应(6)HC1CU 催化丙酮与Bn 的反应：其机理为：o O某小组研究在 25C 的水溶液中，II +Bn 二 II +HBrCH3CCH3 - CH CCH Br3 2O： H+IICH3CCH3 irOHIICH3C-CH3OH Hegii(OH3 2CH C=CH iiirxBr-BrOH BrII ICH3C CH,O BrCH3CCH2通过分光光度法测出 Bn 单质的浓度随时间的变化，数据如下图所示。已知 Bn 初始浓度为 520mmolLi,下列说法不正确的是 oA. 05min 内,Br?的平均消耗速率为 Zimol-L -min1B. 根据图像判断， Br2 的浓度随时间变化符合零级反应动力学特征C. 该反应的决速步为 iiiD. 该方法也可测定 NaOH 催化丙酮与Bn 反应的化学反应速率2. 鸨被誉为“工业的牙齿”，由仲鸨酸(NH4)ioH2Wi2042-4H20烧可得黄鸨(WO3)、蓝鸨(WO2.9)、紫鸨 (WO2.72)等。(1) 写出仲鸨酸铉分解制取黄鸨的反应方程式。(2) 试解释嘏烧过程中生成蓝鸨和紫鸨的原因 _o(3) 鸨的一种硫化物具有类似石墨的层状结构，在催化剂、能量储存、锂电池、润滑剂等方面有广泛应用。 它可 由黄鸨与硫粉反应后经气相沉积结晶而成。该硫化鸨的一种结构如图，每 W 原子与 6 个 S 原子以共价 键相结合， 形成三棱柱配位；每个 S 原子与 3 个 W 原子以共价键相结合，形成三棱锥配位。 写出该硫化鸨化学。 写出生成该硫化鸨的化学方程式 简述该硫化鸨能用做润滑剂的原因 _3.以 FeCh 溶液和不同的强碱弱酸盐溶液作为研究对象，探究盐溶液之间反应的多样性。实验现象I.用 FeCl3-6H2O 与稀盐酸配制 1 mol/LFeCl3 溶 液 (pH=l)；取部分溶液稀释至 0. 1mol/L 备用II.取 1 mLlmol/LFeCh 溶液，加入3mL0.5mol/LNa SO 溶液II.取 1 mLlmol/LFeCh 溶液，加入3mL0.5mol/LNa CO3 溶液IV 取 WmLO.lmol/LFeCh 溶液，滴加0.5mo/LNa S 溶液黄色溶液转变为红褐色液体迅速产生红褐色沉淀和无色气体加入 2 滴，出现黑色沉淀，振荡后消失，溶液澄清；再加 2滴，又出现黑色沉淀，振荡后消失，同时出现少量淡黄色 沉淀，并有臭鸡蛋味气体产生(1) 实验 I 中选用稀盐酸而不用蒸馅水的原因(结合离子方程式解释)：。 实验 I 中稀释所得 O.lmol/LFeCh 溶液的 pH(选填字母序号)。3. 小于 1 b.l2 之间 c.大于 2(2) 用光束照射实验 n 中红褐色液体有丁达尔现象表明其为 分散系。取少量实验 II 中红褐色液体加足量盐酸酸化，再加 BaCl2 溶液有白色沉淀，由此推断 FeCh 溶液与 Na2SO3 溶液发 生反应的离子方程式是。一些弱酸的电离常数(Kj如下表所示2 322H2S8.9x10 - 81.2xl(yi3H2CO34.5x10-74.7xl()TiH2SO31.4X10-26.3xl08化学式KaiKa2解释实验 II 和III 现象不同的原因： o(4) 查阅资料： FeS 和 Fe2S3 均为难溶于水的黑色固体，其溶度积常数(Ksp)如下表:Fe(OH)32.8x10-39FeS6.3X1018化学式KSpFe S2 310-88用离子方程式解释实验 IV 中为线部分现象产生的原因： o(5) 反思与评价： FeCb 溶液和不同的强碱弱酸盐溶液反应的多样性与 有关(至少答出 2 种影响因素)。4. 2019 年，基于阿伏加德罗常数(NA)的“摩尔”新定义正式生效，即 “Imo表l示 6.02214076X1023 个微粒的集 合体”。为了保证新定义的平稳过渡，中国科学家参与的国际阿伏加德罗协作组织以高纯单晶 28Si 为样品用 X 射线晶体密度法高精度地测定了 NA=I. 高纯单晶 28Si 的制备几种元素的天然同位素元素 Si H F天然同位素 28Si, 29Si 30Si 】H、 2H、3H 19p(1)写出 SiF4 的分子构型(2) 中离心浓缩利用了气体分子相对分子质量的差异。室温下 SiF4、 SiH4 均为气体，但 SiH4 不用于同位素 浓缩，请说明原因 _ o(3) 写出反应的化学方程式 o(4) 中发生分解反应。根据元素周期律判断， SiH4 的分解温度(填或“, H-H： 435kJ mol， P-H： 326kJ-molo 画出白磷的结构式(空间结构)o 写出所对应反应的化学方程式 0 根据键能计算该反应的焙变(反应物和产物均为气态，写出简要的计算过程)o(3) 锡的利用在我国有几千年历史，青铜器中就含有锡，殷墟中还出土过锡制品。锡的熔点 232,有两种 常见的 同素异形体一白锡和灰锡，二者在一定温度下可以相互转化。 锡的密度为 7.28g cm。，晶胞参数 a=583pmc=318pm,延展性好，质软。通过计算求出一个白锡晶胞中的 锡原子数 o 灰锡的密度为 5.75g cm。，有金刚石的结构。灰锡和白锡的部分热力学数据如下：fH% /kJ-mol1Sn(灰) -2. 12Sn(白) 0S JA-K -mol144.1551.55通过计算说明常温(25C)时，灰锡和白锡哪种更稳定； _ 锡做的茶叶罐不能放在冰箱中冷冻保存， 通过计算说明原因 _ o6. (1)碳笼结构已经为人们所熟悉，其中最典型的是 C60 分子。实际上，近年来又合成了许多碳笼分子，如 C20、 C50、 C70、 C120、 C540 等，其结构均由碳原子形成的五元环或六元环组合而成。将这些碳笼结构视作凸 多面体，满足欧拉公式(顶点数一边数+面数=2)。通过计算推断 C20 和C540 结构中有分别有多少个五元环和 六元 环 o(2)钙钛矿材料是近年来材料科学研究的热门方向，基于钙钛矿结构开发的新型太阳能电池具有优良的性能。 图 A 为 La、 Ni、。三种元素形成的具有钙钛矿结构的一个晶胞。图中圆球代表 La,正八面体顶点为 0,体 心为 Ni。研究 人员发现，在该材料基础上对晶体结构进行改造，可以得到不同组成的 LaxNiyOz 材料，在一 定条件下这些材料 随着结构变化逐渐由导体变为绝缘体。 出图 B 中三种晶体结构对应的化学式 并总结它们的通式 o 若 La 为+3 价，请给出图 B 中最右图所示晶体中忒+和仲+的数量之比 。7. 下图是一种染料敏化太阳能电池的示意图，电池的一个电极由吸附光敏染料(D)的 TiCh。纳米晶体涂敷在 导 电玻璃上构成，另一电极由 Pt-导电玻璃构成，工作原理为：TiO2/D 也 +TiCh/D*(激发态) TiCh/DJTiCh/D+e- 还原剂 A+DD+氧化产物 B 还原剂 A 再生 回答下列问题：(1) Pt 电极是该电池的 极(填“正”或“冗)。(2) 结合图示写出的离子方程式(其中染料分子用D 表示)o(3) 电池工作过程中，导带中的 e 会与 D+发生复合，该反应的速率常数为 k,步骤的速率常数为 k,若该 电池持续稳定工作，则 k k(填”或(4) 导电玻璃材料的选择非常重要，你认为该材料应具备哪些性能 (回答两条即可)o(5) 一种经典的染料 D 以金属离子 NT+为中心,2,2-联毗噬衍生物(用L 表示，结构如图，分子式为 C|2H8N2O4) 和 SCN-为配体，化学式可用 M(L)n(NCS)6-2n 表示。HOOCCOOH已知 D 中 C、 H、 N 元素质量分数分别为 44.25%、 2.27%、 11.91%,通过计算判断出金属M 的种类 若 D 为抗磁性，写出中心离子 MX+价电子的轨道表示式 _,其杂化轨道类型为 已知 SCN 中N 原子与中心离子配位，画出 D 可能 结构，配体 L 用一 表示 o8. 舒马曲坦是一类抗偏头痛的药物，其主要合成路线如图所示：以 丫 Na SO, B SOCI /H+ C 叫 D2 2EtOH,%。 * C H NO SNa * C H NO SCI7 6 5 7 6 4AC H| N O S8 0 2 4H, EPd-CNaNO /HCI2。 8 山 2 卬。 2，FC H N O SCl8 10 3 2HCHO,NaBN C|4H2 |N3O2S: 4 3 2Na HPO ,CH OH.H O CH3OH, H2O 舒马曲坦回答下列问题：(1) A B 的反应类型属于 oA.亲核取代反应 B.亲电取代反应 C.亲核加成反应 D.亲电加成反应(2) 下列四种有机物形成的节基正离子稳定性由强到弱的顺序为 (填字母顺序)；写出 b 形成节基正离 子的共振 式 。(3) 写出结构简式： B D(4) DE 过程中 n(D)： n(H2)= 。(5) EF 的化学方程式 o(6) 舒马曲坦的结构简式 o已知：性质与半缩醛相似，在反应过程中可转化为OH 0C|/S 3Na2G EtOH. H 0扁中间体 G12 18 2 3 C H O N SC1 G 的结构简式为. 写出在弱酸性条件下， G 转化为 H 的机理。1. 【答案】2. 【答案】 .C .B .D .B .C .CD锻烧 . (NH4)IOH2WI2042-4H20=10NH3+ 12WO3+ 10H2O .NH3 有还原性，嘏烧时可A3 2 2将 WO3 还原 .WS2 .2WO + 7S = 2WS +3SO T .二硫化鸨是 S-W-S 层状分子，层内 W 与S 通过共价键连接，层间通过范德华力作用，范德华力较小且无方向性，层间可相互滑动，因此具有润滑作 用3. 【答案】 酸可抑制 Fe3+的水解+SO； +H2O=2Fe2+SO； +2H+ . Fe3+ +3H2O = Fe(OH)3 +3H+ ，稀盐 .b .胶体 .2Fe3+ .FeCb 水解，溶液呈酸性，加入的 Na2SO3. Na2CO3 水解都使溶液呈碱性，混合后互促水解； Na2SO3 水解程度小、碱性弱、互促程度小，只得到 Fe(OH)3 胶体； Na2CO3 程度更大、碱 性更强，互促程度更大，最终有 Fe(OH)3 沉淀和 CO2 气体放出； CO2 溶解度小于 SCh,利于 气体逸出 . Fe2S3+ 4H+= 2Fe2+ +S； + 2H2S? .强碱弱酸盐溶液的阴离子的水解程度(或碱性强弱)和还原性、 FeCb 溶液的浓度、生成物的溶解性等4 【答案】 .正四面体 .Si 和 H 均有多种同位素，因此不同相对分子质量 SiH4 的种类过多(15种)；而 F 仅有一种核素，因此 SiF4 相对分子质量的差异完全由 Si 的同位素决定 .SiF4+CaH2=2CaF2+SiH4 . 0,因此白锡更稳定 灰锡和白锡转化正好达到平衡时，ArG； ,=O,平衡转化温度 L= Hn/ ArS； = 286.5K= 13.39 C,可知，低温下(T 13.39 C)白锡转化 为灰锡 ArG； .透光性、导电性、硬度等 .Ru . 2 .处门门 .d2sp3 .NCS :SC. |Ru ) : I RuN- | : N- |、 N【解析】【分析】NCS/阪 qNCSINCSNCS【详解】 (5)设染料相对分子质量为 W,依题意(12 + 6-2 少 12.01 =44.25%(2n + 6-2n)x 14.01- = 11.91%(也可用c、 H、 N 质量分数的其它组合列式)解得 w=705.8, n=2.则金属 相对原子质量=705.8 - 244.22 x2- 58.08 x2= 101.2,该金属为 Ru (4 分，其它方法做出，过程合理，答案正确同样得分)D 的化学式为 M(C12H8N2O4)n(NCS)4-n设 M 的摩尔质量为 x,根据 C 元素质量分数为 44.25%,列出计算式:(11 + 4) x 12. 01 - =44 x+ (12. 01 x 12 + 1. 008 x 8 + 14. 01 x 2 x 16. 00 x 4) + (14. 01 + 12. 01 + 32. 07) x (4-?)25%当 n=l 时，无合理结果当 n=2 时， x=100.8,查周期表可知 M 为 Ru当 n=3 或者 4 没有合理的数据