2021年高中化学奥林匹克竞赛北京预赛试题及答案精编x

2021年高中化学奥林匹克北京地区预选赛试卷(2021年4月180,上午9：00——11：00)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。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。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。允许使用非编程计算器及直尺等文具。答题纸按密封线封装。可能用到的元素相对原子质量如表：HCNOSC142Mo44Ru45Rh46Pd50Sn70W1.0112.0114.0116.0032.0635.4595.96101.07102.91106.42118.71183.84R=8314Jmol-lK-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NaClOO过氧乙酸的结构简式为 ||CH3C—O—OH质量分数相同时，上述消毒剂消毒效果最好是季铉盐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i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14C的丰度约为大气中的67.9%,试推测三星堆4号坑距今约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-Ui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(Vl>V2)o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vi>V2说明吸收液中NaOH过量海水样品中溶解无机碳的物质的量浓度为一mol-L'izD.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,SB.R,R,SC.S,R,RD.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。NH3b中〃*〃表示催化剂的活性位点)。下列说法不正确是。NH3在阴极生成8步历程中有3步需要吸收能量C.仅④涉及氮氮之间共价键的断裂D,催化剂中的M。具有空轨道，有利于“吸附”N2并催化反应(6)HC1CU催化丙酮与Bn(6)HC1CU催化丙酮与Bn的反应:其机理为：II+Bn二II+HBrCH3CCH3-CH3CCH2BrO：H+ OH OHHII 〔IICH3CCH3i CH3C-CH3 .rx(OH *Br-Br OHBr OBrCH3C=CH2iii CH3C—CH, C±C—CH2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。

5 10.15 5 10.15 20 25/1minA.0~5min内，Br?的平均消耗速率为ZAimol-L-miniB.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@[网凡)1。%亚12042-4斗0]®烧可得黄鸨(WO3)、蓝鸨(WO2.9)、紫鸨(WO2.72)等。写出仲鸨酸铉分解制取黄鸨的反应方程式。试解释嘏烧过程中生成蓝鸨和紫鸨的原因 o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。①写出该硫化鸨化学。②写出生成该硫化鸨的化学方程式—③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1mol/LFeCl3溶液(pH=l)；取部分溶液稀释至0.1mol/L备用II.取1mLlmol/LFeCh溶液，加入3mL0.5mol/LNa2SO3溶液黄色溶液转变为红褐色液体II.取1mLlmol/LFeCh溶液，加入3mL0.5mol/LNa2cO3溶液迅速产生红褐色沉淀和无色气体IV取WmLO.lmol/LFeCh溶液，滴加0.5mo/LNa2s溶液加入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)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)：。②实验I中稀释所得O.lmol/LFeCh溶液的pH(选填字母序号)。小于1 b.l〜2之间c.大于2(2)①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。②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。⑶一些弱酸的电离常数(Kj如下表所示化学式H2SO3H2CO3H2sKai1.4X10-24.5x10-78.9x10-8K.a26.3xl084.7xl()Ti1.2xl(yi3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:化学式FeSFe(OH)3Fe2s3KsP6.3X10182.8x10-39~10-88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)。2019年，基于阿伏加德罗常数(Na)的“摩尔”新定义正式生效，即“Imol表示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丰元素SiHF天然同位素28Si,29Si>30Si】H、2h、3H19p(1)写出SiF4的分子构型(2)①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②的化学方程式o(4)③中发生分解反应。根据元素周期律判断，SiH4的分解温度(填或“<”)CH4的分解温度。II.Na的测定。单晶硅的晶胞结构(图1)及其沿c轴的投影(仅画出部分Si,图2)如图。(5)在图2中补充晶胞投影图中全部Si原子(用O表示)。(6)X射线衍射测定晶面间距d220=192pm,求晶胞参数a=(写出简要的计算过程)。(7)除a外，需要精确测定的物理量还有：浓缩硅的相对原子质量A(同位素相对原子质量按浓缩后的丰度的加权平均值)、宏观硅球的质量m和体积V以及缺陷修正值6(晶胞内实际原子数=理论原子数+6)。用上述物理量列出NA的计算表达式——o(8)硅球体积和X射线衍射必须在严格相同的温度下进行，请说明理由o5.(1)氮化硼(BN)是一种用途广泛的无机非金属材料，常见有立方氮化硼与六方氮化硼两种结构。六方氮化硼是一种白色难熔的耐高温物质，它具有类似石墨层状结构，被成为白石墨，常用作润滑剂，虽然六方氮化硼结构与石墨相似，但六方氮化硼却并不导电，具有优良的绝缘性能。立方氮化硼是棕色或暗红色的晶体，为闪锌矿结构，硬度仅次于金刚石，具有很高的热稳定性和化学惰性，因此，立方氮化硼磨具的磨削性能十分优异。写出氮化硼中B和N的基态电子排布式o②氮化硼非常稳定，在红热时才能与水蒸气发生水解反应，写出该化学方程式oH3BO3是一元酸，试从分子结构角度解释原因O判断六方氮化硼中B与N的杂化类型、。⑤从化学键角度解释为什么六方氮化硼的结构与石墨相似，但六方氮化硼却并不导电oPH3可由白磷(P4)和氢气反应生成。已知键能：P-P：213kJ-mol>,H-H：435kJ・mol』，P-H：326kJ-mol'o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0③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。①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o②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-mohS®JA'-K'-mol1Sn(灰)-2.1244.15Sn(白)051.55通过计算说明常温(25°C)时，灰锡和白锡哪种更稳定；③ 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一 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+D—D+氧化产物B④还原剂A再生回答下列问题：Pt电极是该电池的极(填“正”或“冗')。(2)结合图示写出③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③的速率常数为k,若该电池持续稳定工作，则kk'(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)。(5)一种经典的染料D以金属离子NT+为中心22'-联毗噬衍生物(用L表示，结构如图，分子式为。2H8凡04)和SCN-为配体，化学式可用M(L)n(NCS)6-2n表示。HOOCCOOHHOOC①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。8.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：H,EBSOCI/H+C⑴叫D2 EtOH,%。**CHNOSNa*CHNOSCIC8H|0N204sH,EBSOCI/H+C⑴叫D2 EtOH,%。**CHNOSNa*CHNOSCIC8H|0N204sPd-C。8山2卬。OHNaHPO4,CH3OH.H2ONaNO/HCI22,C8H10N3O2SClNH?CHjNHSQ；SnChCHjNHSO2HCHO,NaBNC|4H2|N302sCH30H,H2O舒马曲坦•HC1、NHNH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一(填字母顺序)；写出b形成节基正离子的共振bb(3)写出结构简式：BDD—E过程中n(D)：n(H2)=。E—F的化学方程式o舒马曲坦的结构简式o⑺已知：性质与半缩醛相似，在反应过程中可转化为OH 0C|/…S°3Na扁 中间体G'GEtOH.H20 "C12H18O2N3SC1①G的结构简式为.②写出在弱酸性条件下，G转化为H的机理。.【答案】①.C②.B ③.D ④.B ⑤.C@.CD'锻烧.【答案】 ®.(NH4)ioH2Wi2042-4H20人=10NH3+12WO3+10H2O ②.NH3有还原性，嘏烧时可A将WO3还原③.WS2④.2WO3+7S=2WS2+3SO2T ⑤.二硫化鸨是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. 【答案】 Fe3++3H2O=Fe(OH)3+3H+,稀盐酸可抑制Fe3+的水解 ②上 ③.胶体 ④.2Fe3++SO；+H2O=2Fe2++SO；+2H+ ⑤.FeCb水解，溶液呈酸性，加入的Na2sNa2cO3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FegH%胶体；Na2cO3程度更大、碱性更强，互促程度更大，最终有FegH%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? ⑦・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】 ①.正四面体②.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③.SiF4+CaH2SiF4+CaH2=2CaF2+SiH4④.<⑤.⑥.543pm⑦.Na=-〜三一⑧.原子间距是决定宏观体积的因素之一，原子间距随温度的变化导致体积随温度变化am5【答案】 ①.BIsAsApi；Nls22s22P3 ②.BN+3H2O=NH3+H3BO3③.水分子中氧的孤电子对与H3BO3中B的空轨道形成配位键，仅水分子中的一个H可电离，形成[B(OH)4]-和H+④.sp2⑤.sp2⑥.由于N电负性比较大，氮化硼中的II键电子(N的p电子)被定域在N的周围，无法自由移动⑦.⑧.P4+6H2=4PH3⑨.-24kJ-moli®,4@对于反应Sn（白）=Sn（灰）有\G°m=-2.12-0=-2.12kJ-mol'1； =44.15-51.55=-7.40JKmol』。贝!jT=298.2K时△『&,；二 T△J,：=-2120+298.2x7.40=86.7J・molT>0,因此白锡更稳定 ⑫灰锡和白锡转化正好达到平衡时，ArG；,=O,平衡转化温度L=\H°/ArS；=286.5K=13.39°C,可知，低温下(T<13.39°C)白锡转化为灰锡ArG；<0,自发进行，灰锡密度小体积大，白锡转化为灰锡会碎掉，发生“锡疫”【解析】

【详解】⑵③小1!=6Ep-p+6Ep.p-12Ep-H=6x213+6x435-12x326=-24kJ-moliPa?cN,7.28x106x(583x x318x10"?x6.02xIO230•(3) @Z= 』= =3.99=4M 118.7【答案】 ①C20中，五元环为12个，六元环为。个；C540中，五元环为12个，六元环为260个②.La4Ni2()8(或LazNiCU),LasNijOn,LaeNiAu ③,La+2Ni03n+2 ④.1：1【解析】【分析】【详解】(1)对于碳笼结构，原子数对应