2020年全国高中化学奥林匹克竞赛预赛试题(山东省)

2020年全国化学奥林匹克竞赛山东省预赛试题
(满分100分 时间120分钟)

可能用到的相对原子质量: H 1 C 12 N 14 O 16 Mg 24 Al 27
S 32 Cl 35.5 Fe 56 Cu 64 Zn 65 Ag 108 Ba 137
一、选择题 (本题包括18小题，每题2分，共36分，每题有1～2个选项符合题意)
．．．．．
1. 碳氢化合物及其氟，氯代物是大气污染物，下列现象的产生与这些污染物有关的是
A. 赤潮与水华 B. 酸雨 C. 温室效应 D. 光化学烟雾
2. 1999年诺贝尔化学奖授予了开创“飞秒(10
?5
s )化学”新领域的科学家，使运用激光
光谱技术观测化学反应时分子中原子的运动成为可能。你认为该技 术做不到的是
A. 观察“电子云” B. 观察水电解生成氢气和氧气的过程
C. 分析酯化反应的断键方式 D. 观察钠原子变成钠离子的过程
3. 通常情况下，下列各组中的物质，全部属于由分子组成的化合物的是
A. CO
2
，SO
2
，SiO
2
B. C
6
H
5
ONa，NO，CO
C. NH
3
? H2O，H
2
SO
4
，CO(NH
2
)
2
D. HD，C
60
，H
2
O
2

4. 对某人的血样进行化验分析，测得其中含铁元素的质量分数为0.22％，与平均每个
血红蛋白分子中铁 原子个数为4的正常值相比，此人可能？ (血红蛋白的相对
分子质量约为68000)
A. 含铁过高，铁中毒 B. 缺铁性贫血
C. 正常 D. 有待进一步化验
5. 甲烷在1500℃以上可以分解生成乙炔和氢气。加热一定量的 甲烷使之分解，测知所
得混合气体在同温同压下对H
2
的相对密度为4.8。在一定条 件下，使该混合气体中的乙炔与
氢气完全加成，则加成后的混合气体中相对分子质量最小的物质所占的体 积分数是
A. 40％ B. 50％ C. 60％ D. 70％
6. 下列反应，一定不会有气体产生的是
．．．．．
A. 盐与碱溶液的反应 B. 盐与盐在水溶液中反应
C. 酸与碱在溶液里的中和反应 D. 非金属与氧组成的化合物与水反应
7. 向某硫酸铜的饱和溶液中加入含O的无水硫酸铜粉末mg，保持温度不变，一段时间
后，其结果是
A. 无水硫酸铜不会溶解
B. 溶液中进入含O的硫酸根离子，且白色粉末变蓝色晶体，质量大于mg
C. 只发现白色粉末变蓝色晶体，其质量大于mg，溶液中无含O的硫酸根离子
D. 有部分含O的硫酸根离子进入溶液，剩余的粉末质量小于mg
8. 如图，标准状况下，向带有活塞的最大容积为120L的密闭容
器中充入a molH
2
S和b molSO
2
(a，b为正整数；a≤5，b≤5)，则反应
完全后，容器内气体可能达到的最大密度(gL)是
A. 2.67 B. 2.86 C. 5.60 D. 8.00
9.取150mL 18.3 mol·L
mol·L
?1
?1
18
18
18
18
的H
2
SO
4< br>与Zn反应，当Zn完全溶解时，生成的气体在标准状况
+
下占有的体积为22.4L。 将所得的溶液稀释成1L，测得溶液中H的物质的量浓度为2
，则所生成的气体中SO
2
和H
2
的体积比约为
A. 1：2 B. 2：1 C. 1：3 D. 3：1

10. 已知在pH为4～5的环境中，Cu，Fe几乎不水解，而Fe几乎完 全水解。工业上制
CuCl
2
是将浓盐酸用蒸气加热到80℃左右，再慢慢加入粗氧化 铜(含少量杂质FeO)，充分搅拌
使之溶解。欲除去溶液中的杂质离子，下述方法中可行的是
A. 加入纯Cu将Fe还原为Fe
B. 向溶液中通入H
2
S使Fe沉淀
C. 向溶液中通入Cl
2
，再通入NH
3
，调节pH为4～5
D. 向溶液中通入Cl
2
，再加入纯净的CuO粉末，调节pH为4～5
11. 一定温度下，氢氧化镁饱和溶液中存在如下关系：c(Mg) ? [c(OH)]
2
=K
sp
，其
2+－
2+
2+
2+2+3+
中K< br>sp
为常数，称为该温度下Mg(OH)
2
的溶度积常数。试推断氢氧化镁在下 列物质中的溶解度
由大到小的顺序是
① 0.1mol·L
?1
AlCl
3
溶液 ② 0.1mol·L
?1
NH
4
Cl溶液
③ 0.1mol·L
?1
KCl溶液 ④ 0.1mol·L
?1
KAlO
2
溶液
A. ①④③② B. ①②③④ C. ③①④② D. ④①③②
12. 下列说法中能证明HClO
4
? H
2
O的结构为H
3
OClO
4
的是
A. 是极强酸 B. 有强氧化性 C. 遇热分解 D. 有4个相同的键
13. 最近有人用一种称为“超酸”的化合物[H(CB
11H
6
Cl
6
)和C
60
反应，使C
60
获得一个质子，
得到一种新型离子化合物[HC
60
][CB
11
H
6
Cl
6
]。这个反应跟下列哪一个化学反应最相似。
A．HCl+NH
3
C．CH
2
=CH
2
+HCl
NH
4
Cl B．SO
3
+H
2
O
催化剂
△
+－
+－< br>H
2
SO
4

2NaCl CH
3
CH
2
Cl D．2Na+Cl
2
点燃
14．2001年3月发现硼化镁在39 K时呈超导性，< br>可能是人类对超导认识的新里程碑。在硼化镁晶体
的理想模型中，镁原子和硼原子是分层排布的， 一
层镁一层硼地相间排列，右图是该晶体微观空间中
取出的部分原子沿C轴方向的投影，白球是 镁原子
投影，黑球是硼原子投影，图中的硼原子和镁原子
投影在同一平面上。根据右图确定硼化 镁的化学式为

A．MgB B．MgB
2
C．Mg
2
B D．MgB
6

15．下列公式中 哪一个能用来精确地计算任意浓度[c(HCl)]的HCl水溶液中氢离子浓度
[c(H)](Kw
为水的离子积常数)
A． c(H)=c(HCl) B．c(H)c(HCl)+K
w
c(H)
C． c(H)=c(HCl)+K
w
D．c(H)=c(HCl)?K
w
c(H)
16．在酸性溶液(H
2
SO
4
)中，KBrO
3
能把KI氧化为KIO
3，本身可还原为Br
2
，KIO
3
与KI反应
生成I
2
。现在酸性溶液中混合等物质的量的KBrO
3
和KI，则完全反应后生成的氧化产物 ，还原
产物及其物质的量之比为
A．Br
2
: I
2
: KIO
3
=5: 1: 8 B．Br
2
: KIO
3
=6: 5
C．Br
2
: I
2
=1: 5 D．不确定
17．NaCl溶液中可能混有杂质NaOH，NaHCO
3
、 Na
2
CO
3
中的一种或二种，为测定溶液中混
有的杂质成分，可进 行如下实验操作：分别取等体积混合液二份，用盐酸的标准液
(0.10mol·L
?1
+++
+++
+
)滴定，前者以酚酞为指示剂，后者以甲基橙为指示剂。达到终点时 消耗盐酸
的体积分别为V
1
和V
2
，且V
2
>2V
1
。则NaCl溶液中混有的杂质可能为
A. NaOH B．Na
2
CO
3
C．Na
2
CO
3
，NaHCO
3
D．NaOH、Na
2
CO
3

18 铵根(NH
4
)中有四个N—H键，其中每两个N—H键之间的夹角的余弦值为
A．π ? arccos 13 B．arccos 13
C．π ? arccos 12 D．arccos 12

二. 问答和填空题(本题包括6小题，共34分)
19. (2分) 现有80℃的质量分数为60％和40％的某物质的水溶液，按质量比1： 2混合，
降温至10℃，恰好得到饱和溶液。则该物质在10℃下的溶解度为 g。
20. (4分)科学家在美国夏威夷的莫纳罗亚山顶设置了高精度气体分析器，对大气 中二
氧化碳的含量(二氧化碳在空气中所占的体积分数以百万分比计)进行了连续测量，下图描述
的是1958年～1994年期间的测量结果。
请你根据该图分析：

(1) 莫纳罗亚山顶空气中二氧化碳的含量是
怎样变化的?


(2) 可能是什么原因导致了这样的变化?



21．(6分) 学完盐类的水解后，老师出了这样一个小组讨论题: 0.1 mol·L
－
+
?1
的碳酸氢
钠溶液中c(CO
3
2?
)大于还 是小于c(OH)?请发表你的观点，并根据下列信息以及所学的知识，
通过计算证明你的观点。
信息：已知298K H
2
CO
3
溶液中：
H
2
CO
3
HCO
3
－
+－+－
H+HCO
3
K
1
=c(H) ·c(HCO
3
)c(H
2
CO
3
)=4.30×10
+2－+－
?7

H+CO
3
K
2
=c(H)·c(CO
3
2?
)c(HCO
3
)=5.60×10
?11
22. ( 4分)t℃时，在体积为1L的密闭容器中，使1molPCl
5
发生分解：PCl
5
(g)≒
PCl
3
(g)+Cl
2
(g)，当反应达到平衡 后，再加入1mol PCl
5
，对化学平衡的移动有两种解释：
a. 由 勒沙特列原理知，增加反应物浓度，平衡向正反应方向移动。所以，增加PCl
5
浓
度 ，平衡必然向正反应方向移动。
b. 由勒沙特列原理知，增加压强，平衡向体积缩小的方向 移动。所以，增加PCl
5
浓度，
相当于增加体系的压强，压强增加，平衡向体积缩小 的方向移动，即向逆反应方向移动。
(1) 为什么用勒沙特列原理解释同一问题时会产生截然不同而且自相矛盾的答案呢?
试分析原因。


(2) 你认为此平衡该如何移动?说出你的理由。


C4
H
9
23.(4分)烷烃
CH
3
CH
2CHCH
3
烷烃的系统名称可能是：

。

24. (14分) 已知 ①卤代烃 (如
后者又能与含羰基的化合物反应生成醇：
2

RBr+Mg
② 有机酸和PCl
3
反应可以得到羧酸的衍生物酰卤：
Br
) 可以和金属反应生成烃基金属有机化合物。
(C
2
H
5
)
2
O
RMgBr
CH
2
O
RCHO MgBr
H
2
O
H
+
RCH
2
OH

O
R
C
PCl
3
O
RC
Cl

RCl
AlCl
3
R

OH
③ 苯在AlCl
3
催化下能与卤代烃作用生成烃基苯：
分子式同为C
10H
14
O两种有机物A、B，都可经上述反应合成，并都能与钠反应放出氢气，
但 两者都不能从羰基化合物直接加氢还原得到。A、B分别与硫酸共热，前者可得到C和C’，
而后者得到 ，D和D’。C、D分子中所有碳原子均可共处于同一平面上，而C’和D’却不可。
以最基础的石油产 品(乙烯、丙烯、丙烷、苯等)并任选无机试剂为原料依下列路线可以合成
B。


请回答以下问题：
(1) 给出A、C’、D的结构简式及2、6所代表的物质的结构筒式。
A B C’ D 2 6
(2) 写出下列转化的化学方程式
8→9:

三. 实验题 (本题包括2小题，共16分)
25. (5分) 请用两 种金属作电极设计一个原电池，要求在你设计的原电池中用比负极
金属更活泼的金属做正极。请画出原电 池的装置图，并写出该原电池的电极反应和电池反应
的离子方程式。



26. (11分) Na
2
CO
3
是一种重要的化工原料，某学生 拟在实验室中测量Na
2
CO
3
的纯度。他
利用图1中给出的仪器设 计了图2所示的装置，用来测定Na
2
CO
3
试样的纯度 (杂质不与水反< br>应)，其中A容器中盛有Na
2
CO
3
样品10.0g，分液漏斗内盛 有稀硫酸，B容器内为碱石灰固体。
他利用碱石灰的增重求出纯净的Na
2
CO
3
质量，再求纯度。他把正确操作重复了三次，结果数
据出现了较大偏差 (设原容器中CO
2
气体的含量可忽略不计，各容器内反应完全，下同)

(1) 请你分析出现较大偏差的原因
。
通过仔细分析，该同学重新设计了一套实验装置 (见图3)，请你认真分析这套实验装
置 ，并回答有关问题：(实验室中可供选择的试剂和药品还有Zn片、浓硫酸、NaOH溶液，CaCO
3
固体，蒸馏水)

图3

(2) 该同学新设计的装置是否已完 整，如有必要，可在B、D虚框内画出合适的装置简图，
如要用到药品或试剂，请填在横线上： 。
(3) A装置中分液漏斗所盛液体为 ；U形管内盛有 ；A装置在
整套装置中的作用 ；F装置的作用
是 。
(4) 如果B、D内部不设计任何装置而直接连通ACE，则实验结果将 (偏高、偏
低、无影响)。
(5) 如果实验后E装置质量增重3.96g，则该Na
2
CO
3
试样的纯度为 。

四、计算题 (本题包括2小题，共14分)
27．(5分) 少 量的碘化物可利用“化学放大”反应进行测定，其步骤如下：在中性或弱
酸性介质中先用Br
2
将试样中I定量氧化成碘酸盐。煮沸，除去过量的Br
2
，然后加入过量的
K I，用CCl
4
萃取生成的I
2
(萃取率E=100％)。分去水相后，用肼 (即联氨)的水溶液将I
2
反萃取
至水相 (H
2
N ? NH
2
+2I
2
=4I+N
2
+4H)。再用
过 量的Br
2
氧化，除去剩余Br
2
后加入过量KI，酸化，以淀粉作指示剂， 用Na
2
S
2
O
3
标准溶液滴
定，求得I的含量。 (已知S
2
O
3
2?
被氧化成S
4
O
6< br>2?
，)
－
－+
－
请写出上述过程所有反应的离子 方程式，并根据有关反应的化学计量关系，说明经过上
述步骤后，相当于“放大”到多少倍？
28. (9分) HNO
3
是极其重要的化工原料。工业上制备HNO
3
采 用NH
3
催化氧化法，将中间产
生的NO
2
在密闭容器中多次循环用 水吸收制备的。
(1)工业上用水吸收二氧化氮生产硝酸，生成的气体经过多次氧化。 吸收的循环操作使其
充分转化为硝酸 (假定上述过程中无其它损失)。
① 试写出有关反应的化学方程式。
② 设循环操作的次数为n，试写出NO
2
→HNO
3
转化率与循环操作的次数n之间关系的数学
表达式。
③ 计算一定量的二氧化氮气体要经过多少次循环操作，才能使95％的二氧化氮转变为
硝酸?
(2) 上述方法制备的硝酸为稀硝酸，将它用水稀释

或蒸馏、浓缩可制得不同浓度的硝 酸。实验证明：不同浓度的硝酸与同一金属反应可生成不
同的还原产物。例如，在镁与硝酸的反应中，测 得其气相产物中有H
2
、N
2
、NO、NO
2
，液相产物中有Mg(NO
3
)
2
、NH
4
NO
3和H
2
O。生成这些产物的HNO
3
的浓度范围为：H
2
：c<6.6 mol·L；N
2
和NH
4
：c<10mol·L；NO： 0.1mol·LNO
2
：c>0.1mol·L。各气 相产物成分及含量随HNO
3
浓度的变化曲线如右图所示。
④ 写出Mg与11mol·L的HNO
3
反应的方程式。
⑤ 960 mg Mg与25mL 4mol·L的HNO
3
恰好完全反应，收集到224mL气体(标准状况) 气体，
试通过计算写出反应方程式。
-1
－1
－1
+－1-1－1
－1

2020年全国高中化学奥林匹克竞赛山东省预赛试题
参考答案及评分标准

一、选择题 (本题包括18小题，每题2分，共3 6分，每题有l～2个选项符合题意，多选
．．．．．
错选不得分，有两个答案的只选一个且对 者得1分)
1. C 2. A、D 3. C 4. B 5. C 6. C 7. B 8. B 9.
D
10. D 11. B 12. D 13. A 14. B 15. B 16. A 17. C 18.
A.
二、问答和填空题 (34分)
19. (2分) 87.5g
20. (1) 在每一年度里，二氧化碳 的含量呈现季节性的变化(冬季高，夏季低)，每年一
个周期。在不同的年度里，二氧化碳的含量是逐年 增加的，其间略有起伏。(2)二氧化碳含
量的周期性变化是由植物的光合作用引起的，夏季植物光合作 用旺盛， 冬季则比较缓慢；
二氧化碳含量的逐年上升趋势可能是人类过度燃烧含碳燃料引起的(如煤， 石油、天然气、
木柴、秸秆等)。(每小题2分)
21. (6分) c(CO
3
2?
)>c(OH?)
己知K
1
=c(H) ? c(HCO
3
?)c(H
2
CO
3
) (1)
K
2
=c(H)·c(CO
3
?)c(HCO
3
?) (2)
在NaHCO
3
溶液中存在如下平衡：
电荷守恒：c(Na)+c(H)
物料守恒：c(Na)
+
++
+2
+
c(HC0
3
?)+2c(CO
3
?)+c(OH?) (3)
2
+2
2
c(HCO
3
?)+c(CO
3
?)+c(H
2
CO
3
) (4)
(3)、(4) 两式相减得质子守恒：c(H)+c(H
2
CO
3
)=c( C0
3
?)+c(OH?) (5)
将(1)、(2)两式代入(5)式得：
c(H)+c(H)c(HC0
3
?)K
1
=Kwc(H)+K
2
c(HCO
3
?)c(H) ；由于c(HC0
3
?)≈0.1mol·L
cK
2
>>Kw；C> >K
1

整理得：c(H)≈(K
1
K
2
)=4.91×10?mol·L? c(OH?)=2.04×10?mol·L?
将c(H)和c(HCO
3
?)代入(2)得：c(CO
3
?)=1.14×10?
mol·L?>c(OH?)
评分说明：只有观点，无证明过程不得分，观点正确，过程不完整的酌情给分
22. (4分)(1)因为勒沙特列定律只适用于一个物理量变化的情况，而对于两个或多个物
理量同 时变化的情况不一定适用。本题就属于两个物理量(浓度和压强)同时变化的情况。
(2)平衡应向逆反应方向移动。
可将本过程解析为两个阶段：首先保持压强不变，再加入1 molPCl
5
，体积增大一倍，浓
度不变，平衡不移动；然后增大压强，缩小体积， 平衡向逆向移动。
评分说明：第(1)题2分，第(2)题2分，解题的基本原理正确即可，描述方法可灵活多样。
23.(4分) 3-甲基庚烷；3,4-二甲基己烷；2,4-二甲基己烷：2,2,3-三甲基戊烷
评分说明：每一个名称1分，书写不规范不得分。
24.(1)
A.
OHB.
OH
C.
D.
+231
+1291 61
++++
?1
则：

2. CH
3
CH
2
MgBr；

O
O
+
CH
3
CH
2
MgBr
OMgBr
6.
CH
3
C
Cl
(2)

评分说明：每空2分，共14分，写结构简式等，只要书写正确也得分
三、实验题 (本题包括2小题，共16分)

25．(5分)
负极：2Al+8OH—6e?
正极：6H
2
O+6e
－< br>－
－
2AlO
2
?+4H
2
O
－
3H
2
↑+6OH
2AlO
2
+3H
2
↑
－
电池反应：2Al+2OH+2H
2
O

26. (11分)
评分说明：装置2分，方程式每个1分。
（1）① U型管A中的CO
2
气体未全部进入U形管B；
② U形管A中的反应有少量的水蒸气进入U形管B，使得碱石灰增重的量不完全是CO
2
的量；
(2) B中不加装置；D中加个盛浓H
2
SO
4
的洗气瓶；
(3) 稀硫酸(NaOH溶液也可)；Zn片；A中生成的H
2
推动C中的CO
2< br>气体向右运动，使C中的
CO
2
气体全部被E中的碱石灰吸收；F的作用：①导 出H
2
的通道；②吸收进入F中的水蒸气，CO
2
等气体，使E中碱石灰的增 量即为反应生成的CO
2
的量。
(4) 偏高；
(5) 95.47%
评分说明：每个得分点1分，共11分
四、计算题 (本题包括2小题，共14分)
27．(5分) I+3Br
2
+3H
2
O
IO
3
+5I+6H
I
2
+2S
2
O
3
2?
根据化学计量关系有：
－－+
－
IO
3
+6Br+6H (1分)
3I
2
+3H
2
O (1分)
2I+S
4
O
6
2?
(1分)
－
－－+


故相当于放大36倍 (2分)
28．(共9分)
① 3NO
2
+H
2
O2H NO
3
+NO；2NO+O
2
2NO
2

23n-1
② 设起始时NO
2
物质的量为1 mol．经过n次循环后生成HNO
3
的物质的量为：
Sn=(23)+( 23)×(13)+(23)×(13)+(23)×(13)+……+(23)×(13)，经等比
数 列求和得
Sn=l－(13)。因此，NO
2
→HNO
3
转化率为[1－(13)]1×100％
③ [1－(13)]1×100％=95％，因此 .，n=2.6≈3，要经过3次循环操作才能使95％的
NO
2
转化为HNO
3

④ Mg+4HNO
3
⑤ 40Mg+100HNO< br>3
Mg(NO
3
)
2
+2NO
2
↑+2H< br>2
O
5NO↑+H
2
↑+NO
2
↑+3N
2
↑+4NH
4
NO
3
+40Mg(NO
3
)2
+41H
2
O
n
nn

评分说明：第①题全对得1分，其余各题每题2分，共9分。