2023 年高中化学奥林匹克竞赛北京预选赛试卷真题及答案

2023 年高中化学奥林匹克北京地区预选赛试题 1 2023 年高中化学奥林匹克北京地区预选赛试年高中化学奥林匹克北京地区预选赛试题题（2023 年年 4 月月 15 日上午日上午 8:3011:30）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。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。竞赛时间竞赛时间 3 小时。迟到超过小时。迟到超过 30 分钟者不得进场。开赛后分钟者不得进场。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。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。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。允许使用非编程计算器及直尺等文具。试卷按密封线封装。试卷按密封线封装。可能用到的元素相对原子质量可能用到的元素相对原子质量 H C N O Mg Al Cl Ti Cu Sn Au 1.008 12.01 14.01 16.00 24.31 26.98 35.45 47.87 63.55 118.7 197.0 R=8.314 Jmol1K 1；温度温度 T（K）=273.15+t（）；F=96485 Cmol1；NA=6.022 1023 mol1 第第 1 题题 选择题（选择题（40 分）（单选，每题分）（单选，每题 5 分）分）（1）皮蛋是我国独特的传统美食，营养价值高。传统的腌料配方含生石灰、纯碱、PbO、茶叶、食盐等。现代食品工业通过研究各成分功能，以人体必需的重金属Zn和Cu代替Pb，成功研制出“无铅皮蛋”。传统腌料中的PbO能溶于强碱生成24Pb(OH)，该离子扩散到蛋壳和蛋膜时，逐渐生成碳酸盐或硫化物沉淀，堵塞孔道，从而控制OH的渗入以达到合适的“成熟度”。“无铅皮蛋”的腌料将PbO改为ZnSO4和CuSO4，达到同样的效果。下列说法错误的是A腌料配制成糊状物时发生反应：CaO+H2O=Ca(OH)2；Ca(OH)2+Na2CO3=2NaOH+CaCO3B蛋膜是一种半透膜，允许离子和小分子通过C腌制过程中，使蛋白质变性的主要物质是 NaOHD腌制“无铅皮蛋”时，Zn2+和 Cu2+直接扩散到蛋膜上形成难溶物（2）某无色溶液进行如下实验，所得结论正确的是A滴加 NaOH 溶液，将湿润红色石蕊试纸置于试管口不变蓝，则原溶液中一定无4NHB洁净铂丝蘸取溶液进行焰色试验，火焰呈黄色，则原溶液中一定有 Na+，无 K+C滴加盐酸酸化的 BaCl2溶液，有白色沉淀产生，则原溶液中一定含24SOD滴加氯水和 CCl4，振荡，静置，下层溶液显紫色，则原溶液中一定含I2023 年高中化学奥林匹克北京地区预选赛试题 2（3）已知：化学键 NN HH NH CH 键能/kJmol1 946 436 391 416 反应：N2(g)+3H2(g)2NH3(g)H1=a kJmol1 反应：C3H8(g)CH2CHCH3(g)+H2(g)H2=+125 kJmol1下列说法不正确的是ANH3中的 N 与 C3H8中的 C 杂化轨道均为 sp3 B反应中 a=92 C反应升高温度可促进反应进行 D通过反应可以计算生成 1 mol 碳碳 键放出能量 271 kJ（4）利用废蚀刻液（含 FeCl2、CuCl2及 FeCl3）制备碱性蚀刻液Cu(NH3)4Cl2溶液和 FeCl36H2O，主要步骤：用 H2O2氧化废蚀刻液、制备氨气、制备碱性蚀刻液CuCl2+4NH3=Cu(NH3)4Cl2、固液分离、用盐酸溶解沉淀并制备 FeCl36H2O。下列有关实验说法不正确的是A用装置甲制备氨气 B用装置乙可以制备 Cu(NH3)4Cl2并沉铁 C用装置丙可以分离 Cu(NH3)4Cl2溶液和 Fe(OH)3 D用装置丁蒸干 FeCl3溶液可以直接制备 FeCl36H2O（5）某同学设计微型实验（如图）来说明分子是运动的，具体操作为：在两个胶塞上分别滴少量浓氨水和浓盐酸，同时塞到水平放置的长玻璃管两端，片刻后观察到玻璃管内形成白色烟环。已知 Graham 气体扩散定律：同温同压下，气体扩散速率与其摩尔质量的平方根成反比。下列说法错误的是 A白烟主要成份为 NH4Cl BNH3的扩散速率比 HCl 的快 C白色雾环距离浓盐酸的位置和滴浓氨水的距离比约为 4:9 D若将浓盐酸换成浓 HBr，白色雾环离浓氨水更远 2023 年高中化学奥林匹克北京地区预选赛试题 3（6）高铁酸钾（K2FeO4）是一种环保、高效、多功能饮用水处理剂，一种制备流程如图所示：下列叙述错误的是 A用 NaOH 溶液或 FeCl2溶液吸收反应的“尾气”，所得溶液均可用于反应 B反应的化学方程式为：3NaClO+2FeCl3+10NaOH=2Na2FeO4+9NaCl+5H2O C最后一步能制取 K2FeO4的原因是相同温度下 K2FeO4的溶解度小于 Na2FeO4 D若通过电解法以铁为原料制备高铁酸钾，铁棒应做阴极材料（7）已知反应：2Cu2+4SCN2CuSCN+(SCN)2 白色沉淀 水溶液显黄色 (SCN)2的性质与卤素单质相似，能与水或碱反应；CuOH 沉淀显橙色；KspCu(OH)2=1019.66。进行如下实验：i将0.2 mol L1 CuSO4溶液与0.4 mol L1 KSCN 溶液等体积混合，充分反应后过滤，测得滤液pH=2；ii向滤液中滴加 1 滴稀 NaOH 溶液，出现白色沉淀；iii继续滴加 NaOH 溶液，数滴后又出现蓝色沉淀。对该实验的解释不正确的是Ai 充分反应后可观察到白色沉淀和黄绿色溶液 Bii 中未生成蓝色沉淀，说明 KspCu(OH)2 Ksp(CuSCN)Ciii 中出现蓝色沉淀时，该平衡可能发生逆向移动 D无论 ii 还是 iii，随着 NaOH 溶液的加入，c(SCN)2始终降低（8）丁烷不同构象的相对势能如表所示（298 K）。构象 CH3HHCH3HHHHCH3CH3HHHH3CHCH3HH对交叉式丁烷 邻交叉式丁烷 全重叠式丁烷 相对势能/kJ mol1 0 3.8 22.6 若椅式环己烷中CH3和H 之间的 1,3-直立键相互作用与丁烷邻交叉作用相似，估算反-1,2-二甲基环己烷的一对椅式构象转换体之间（如图）的势能差为 CH3CH3CH3CH3A3.8 kJmol1 B7.6 kJmol1C11.4 kJmol1 D22.6 kJmol1 2023 年高中化学奥林匹克北京地区预选赛试题 4 第第 2 题题 铜元素化学铜元素化学（10 分）分）我国出土了大量青铜器，体现了古代中国对人类物质文明的巨大贡献。青铜器在埋藏过程中会产生多种锈蚀产物，其中 Cu2(OH)2CO3结构致密，可以阻止内部青铜继续被腐蚀，而 Cu2(OH)3Cl 结构疏松膨胀，可使锈蚀很快蔓延。青铜锈蚀过程大致如下：i在有 Cl的环境中青铜基体发生电化学腐蚀生成 CuCl iiCuCl 水解：2CuCl+H2OCu2O+2HCl iiiCu2O 最终生成 Cu2(OH)3Cl 或 Cu2(OH)2CO3（1）Cu 基态原子的价电子排布式为 。（2）第 i 步中青铜锈蚀生成 CuCl 的负极反应式为 。（3）由 Cu2O 生成 Cu2(OH)3Cl 的化学方程式为 。（4）青铜器修复时，将青铜器用碳酸钠溶液浸泡一段时间，可在保持其“古斑铜锈”的基础上实现长期保存。其原理是 。（5）苯并三氮唑（）可作为缓蚀剂，在青铜器表面与 CuCl 反应形成一层聚合物膜，阻挡空气、水等进入其内部。已知聚合物膜中 Cu()为二配位，反应同时生成 HCl。该聚合反应的化学方程式是 。第第 3 题题 金属元素分离金属元素分离（10 分）分）分银渣是电解铜的阳极泥提取贵金属后的尾渣，含有铅（PbSO4）、钡（BaSO4）、锡（SnO2）以及金（Au）、银（Ag）等有价金属，具有较高的综合利用价值。一种提取流程如下。分银渣i.Na2CO3溶液ii.盐酸固体A溶液Aiii.Na2CO3溶液iv.盐酸固体B含Ba2+溶液分铅分铅分钡分钡NaClO3、HCl、NaCl混合溶液SnO2含Au()、Ag()溶液分金分金、银银已知：1.SnO2不溶于水，醇，稀酸和碱液；2.部分难溶电解质的溶度积（25）如表。物质 PbSO4 PbCO3 PbCl2 BaSO4 BaCO3 Ksp 2.53 108 7.40 1014 1.70 105 1.08 1010 2.58 109 2023 年高中化学奥林匹克北京地区预选赛试题 5 分铅分铅（1）写出步骤 i 的离子方程式并说明该反应能够发生的原因：。（2）推测溶液 A 中 Pb()的存在形式是 。分钡分钡（3）iii 的操作是用饱和 Na2CO3溶液（1.6 mol L1）浸泡固体 A 并煮沸，充分反应后过滤，滤渣再次用饱和 Na2CO3溶液处理，循环多次。若固体 A 中含 0.2 mol BaSO4，每次用 1 L 饱和 Na2CO3溶液处理，需要反复处理_次才能将其全部转化为 BaCO3。（写出计算过程）分金、银分金、银（4）固体 B 在混合溶液中同步浸出 Au、Ag 生成 HAuCl4和 Na2AgCl3，化学方程式分别为：。6Ag+6HCl+NaClO3+11NaCl=6Na2AgCl3+3H2O测定测定 SnO2的纯度的纯度（5）SnO2精矿中还含有微量的锑、铋、砷等元素（杂质不影响滴定结果）。工业上采用碘酸钾滴定法测定Sn 元素的含量，其方法为：将 SnO2精矿样品灰化后以过氧化钠熔融，将熔融物酸溶后，再用还原铁粉将 SnO2转化为 Sn2+，加入指示剂，用 KIO3标准溶液进行滴定，滴定反应离子方程式为：.2+4+32 Sn+IO+HSn+I+H O.+322IO+I+HI+H O（均未配平）该滴定反应达到滴定终点的现象为。称取 m g SnO2样品，用上述方法滴定，若滴定终点时消耗 0.0100 mol L1 KIO3标准溶液 V mL，则测得 SnO2纯度为%。第第 4 题题 磷元素化学磷元素化学（10 分）分）水体富营养化是一种常见的水质污染现象，是由湖泊、河流中含有的氮、磷等营养物质过多而引发。化学工作者对污染物的来源、污染情况的监测和污染的治理进行了深入研究。含磷污染物的来源和检测方法 含磷洗涤剂是水体磷污染的主要来源之一，在洗涤剂中添加三聚磷酸钠（Na5P3O10）有利于除去硬水中的 Ca2+、Mg2+，提高洗涤剂的去污效果。（1）画出三聚磷酸根离子的结构。（2）为什么三聚磷酸根离子能除去硬水中的 Ca2+、Mg2+？（3）检测含磷污染物时，通常先将所有的含磷化合物转化为34PO，随后在酸性条件下与钼酸铵溶液(NH4)2MoO4反应，生成黄色的磷钼酸铵沉淀（(NH4)3PMo12O406H2O），写出此反应方程式。2023 年高中化学奥林匹克北京地区预选赛试题 6 溶解氧浓度的监测 自然界中的水通常会溶解少量氧气，这些氧气对于水生生物的呼吸必不可少。当水体受到氮、磷污染时，往往引发藻类快速繁殖。这些藻类死亡时，水中的微生物就会消耗氧气来分解残骸中的有机物，使得水中溶解氧浓度下降，进一步引起水生生物死亡。因此溶解氧浓度是衡量水质的重要标准。溶解氧浓度可以用碘量法测定。收集水样后，先加入 MnSO4溶液，再加入 NaOH 和 KI 的混合溶液，使水中的氧气与 Mn(OH)2反应，生成高价锰化合物。随后向上述溶液中加入硫酸酸化，再用硫代硫酸钠滴定生成的碘。（4）写出 Mn(OH)2转化为 Mn2O3的方程式。（5）写出硫代硫酸钠与碘反应的离子方程式。（6）根据下列电极电势数据，说明加入硫酸的作用。酸性溶液中的标准电极电势 碱性溶液中的标准电极电势 氧化还原电对 电极电势