高中化学奥林匹克竞赛北京预赛试题及答案精编docx.docx
- 文档编号:29635140
- 上传时间:2023-07-25
- 格式:DOCX
- 页数:18
- 大小:151.79KB
高中化学奥林匹克竞赛北京预赛试题及答案精编docx.docx
《高中化学奥林匹克竞赛北京预赛试题及答案精编docx.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《高中化学奥林匹克竞赛北京预赛试题及答案精编docx.docx(18页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
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。
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:
H
C
N
O
S
C1
42Mo
44Ru
45Rh
46Pd
50Sn
70W
1.01
12.01
14.01
16.00
32.06
35.45
95.96
101.07
102.91
106.42
118.71
183.84
R=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
lOmin
30min
lh
2h
5h
1%84消毒液。
5/5
3/5
2/5
0/5
0/5
1%季铉盐
5/5
5/5
5/5
5/5
5/5
5%季铉盐
0/5
0/5
0/5
0/5
0/5
0.1%过氧乙酸
0/5
0/5
0/5
0/5
0/5
下列说法不正确的是O
A.84消毒液的有效成分为NaClO
O
B.过氧乙酸的结构简式为||
CH3C—O—OH
C.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-L'1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(V1>V2)。
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.vi>v2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-L'1z
D.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o
A.NH3在阴极生成
B.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Mo具有空轨道,有利于“吸附”N2并催化反应
oO
(6)某小组研究在25°C的水溶液中,HC1CU催化丙酮与Bn的反应:
II+Bn二II+HBr
CH3CCH3-CH3CCH2Br
其机理为:
O:
H+
II
CH3CCH3i
rOH
〔II
CH3C-CH3
OHH
eg
ii
rxBr-Br
(OH
CH3C=CH2iii
OHBr
III
CH3C—CH,
OBr
ch3c—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o
A.0~5min内,Br?
的平均消耗速率为Z^imol-L-min1
B.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iii
D.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。
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)。
3.小于1b.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
H2SO3
H2CO3
h2s
Kai
Ka2
1.4X10-2
6.3xl08
4.5x10-7
4.7xl()Ti
8.9x10-8
1.2xl(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
FeS
Fe(OH)3
Fe2S3
KSp
6.3X1018
2.8x10-39
~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)。
4.2019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
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)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o
5.
(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。
1写出氮化硼中B和N的基态电子排布式o
2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o
3H3BO3是一元酸,试从分子结构角度解释原因O
4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o
(2)PH3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
1画出白磷的结构式(空间结构)o
2写出所对应反应的化学方程式0
3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。
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o
2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-mol1
S®JA'-K'-mol1
Sn(灰)
-2.12
44.15
Sn(白)
0
51.55
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o
6.
(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。
1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
2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)
2TiCh/DJTiCh/D+e-
3还原剂A+D—D+氧化产物B
4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)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
①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
2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
3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o
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:
以丫]Na2SO,BSOCI2/H+C⑴叫D
EtOH,%。
**C7H6NO5SNa*C7H6NO4SCIC8H|0N2O4S
A
H,ENaNO2/HCI
F
C8H10N3O2SCl
Na:
HPO4,CH3OH.H2O
HCHO,NaBNC|4H2|N3O2S
ch3oh,h2o舒马曲坦
Pd-C。
8山2卬。
2,
回答下列问题:
(1)A—B的反应类型属于o
A.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:
BD
(4)D—E过程中n(D):
n(H2)=。
(5)E—F的化学方程式o
(6)舒马曲坦的结构简式o
⑺已知:
性质与半缩醛相似,在反应过程中可转化为
OH0
C|/^^^S°3Na
扁中间体G'
GEtOH.H20"C12H18O2N3SC1
1G的结构简式为.
2写出在弱酸性条件下,G转化为H的机理。
1.【答案】①.C②.B③.D④.B⑤.C@.CD
'锻烧
2.【答案】®.(NH4)ioH2Wi2042-4H20^=10NH3+12WO3+10H2O②.NH3有还原性,嘏烧时可
A
将WO3还原③.WS2④.2WO3+7S=2WS2+3SO2T⑤.二硫化鸨是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】®.Fe3++3H2O=Fe(OH)3+3H+,稀盐酸可抑制Fe3+的水解②.b③.胶体④.2Fe3+
+SO;+H2O=2Fe2++SO;+2H+⑤.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?
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+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
am
5【答案】①.BIs^s^p1;Nls22s22p3②.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-mol1®,4@对于反应Sn(白)=Sn(灰)有
\tG°m=-2.12-0=-2.12kJ-mol'1;=44.15-51.55=-7.40JKmol』。
贝!
jT=298.2K时△『&,;=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°n/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】
(2)③小1!
=6Ep-p+6Ep.p-12Ep-H=6x213+6x435-12x326=-24kJ-mol1
Pa2cN,7.28x106x(583x10^12)2x318x10'12x6.02x1023。
.
(3)①Z=』==3.99=4
M118.7
6.【答案】①.C20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,LaeNi^u③.Lan+2NinO3n+2④.1:
1
【解析】
【分析】
【详解】
(1)对于碳笼结构,原子数对应顶点数为N,共价键数量则对应多面体的边数,由于每个C原子形成三个共价键每个共价键由两个C原子分享,对应边数为3N/2,可知面数=2+3/2N-N=2+1/2N设五元环数量为m,六元环数量为8,根据共享原则,每个五元环中包含的C原子数为5/3个,每个六元环包含C原子数为6/3=2个。
可以列方程组5/3m+2n2=N;
ni+n2=2+l/2No可以解得m=12,n2=(N-20)/2
由此可知:
C20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
7.【答案】①.正②.3r+2D+=2D+I;或3I+2TiO2/D+=2TiO2/D+I;③.>④.透光性、导电
性、硬度等⑤.Ru®.2⑦.处门门⑧.d2sp3⑨.
NCS
NCS
NCS:
NCS
SC".|/阪」q\NCS
Ru):
IRu
N-|:
'n-|、N
I
【解析】
【分析】
【详解】(5)①设染料相对分子质量为W,依题意
(也可用c、H、N质量分数的其它组合列式)
(12〃+6-2少12.01=44.25%
(2n+6-2n)x14.01
=11.91%
解得w=705.8,n=2.则金属相对原子质量=705.8-244.22x2-58.08x2=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)x12.01
=44x+(12.01x12+1.008x8+14.01x2x16.00x4)+(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
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 高中化学 奥林匹克 竞赛 北京 预赛 试题 答案 精编 docx