化學(xué)科研潛質(zhì)（下學(xué)期）初步評(píng)估試題一、基礎(chǔ)理論綜合分析題（共3題，每題20分）1.分子結(jié)構(gòu)與反應(yīng)機(jī)理分析（1）已知某有機(jī)化合物的核磁共振氫譜顯示有三組峰，峰面積比為3:2:1，紅外光譜在3300cm?1處有強(qiáng)吸收峰，推測(cè)該化合物可能的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式并說(shuō)明判斷依據(jù)。（2）用價(jià)層電子對(duì)互斥理論預(yù)測(cè)ClF?分子的空間構(gòu)型，并分析其分子極性。（3）比較CH?OH、H?O、NH?的沸點(diǎn)高低，用分子間作用力理論解釋差異原因。2.化學(xué)熱力學(xué)與動(dòng)力學(xué)綜合（1）298K時(shí)，反應(yīng)N?O?(g)?2NO?(g)的標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)Kθ=0.155，若初始容器中N?O?分壓為100kPa，計(jì)算平衡時(shí)各組分分壓及反應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)吉布斯自由能變?chǔ)Gmθ。（2）某一級(jí)反應(yīng)在300K時(shí)的半衰期為100s，已知反應(yīng)的活化能為50kJ/mol，計(jì)算320K時(shí)的反應(yīng)速率常數(shù)（R=8.314J·mol?1·K?1）。（3）用熱力學(xué)數(shù)據(jù)說(shuō)明為什么可用濃氨水檢驗(yàn)氯氣泄漏（已知ΔfGmθ(NH?,g)=-16.45kJ/mol，ΔfGmθ(N?,g)=0，ΔfGmθ(HCl,g)=-95.30kJ/mol）。3.元素化學(xué)與物質(zhì)性質(zhì)（1）設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案鑒別以下四種無(wú)色溶液：Na?S、Na?SO?、Na?SO?、Na?S?O?，要求寫出所用試劑、現(xiàn)象及結(jié)論。（2）比較第四周期元素Sc-Zn的第一電離能變化趨勢(shì)，解釋Mn和Zn的電離能異?，F(xiàn)象。（3）以Cr?O?2?為原料制備Cr(OH)?膠體，寫出反應(yīng)方程式并說(shuō)明如何驗(yàn)證膠體生成。二、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與數(shù)據(jù)分析題（共2題，每題25分）1.分光光度法測(cè)定水中微量鐵含量某研究小組擬用鄰二氮菲分光光度法測(cè)定自來(lái)水中鐵含量，實(shí)驗(yàn)條件如下：顯色劑：0.15%鄰二氮菲溶液緩沖溶液：pH=5.0的HAc-NaAc緩沖液測(cè)定波長(zhǎng)：510nm回答下列問題：（1）實(shí)驗(yàn)中為何需要加入鹽酸羥胺溶液？寫出相關(guān)反應(yīng)方程式。（2）設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線（要求說(shuō)明標(biāo)準(zhǔn)溶液配制步驟、儀器使用注意事項(xiàng)）。（3）若標(biāo)準(zhǔn)曲線數(shù)據(jù)如下表所示，計(jì)算回歸方程并求出當(dāng)樣品溶液吸光度為0.325時(shí)的鐵含量（mg/L）。鐵標(biāo)準(zhǔn)溶液濃度（μg/mL）0.000.200.400.600.801.00吸光度（A）0.0080.1050.2020.3040.4010.498（4）實(shí)驗(yàn)中若水樣含有大量Cu2?會(huì)對(duì)測(cè)定產(chǎn)生何種干擾？如何消除該干擾？2.乙酸乙酯皂化反應(yīng)動(dòng)力學(xué)研究用conductivity法測(cè)定25℃時(shí)乙酸乙酯皂化反應(yīng)速率常數(shù)，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如下：初始濃度c?(CH?COOC?H?)=0.0200mol/L，c?(NaOH)=0.0200mol/L不同時(shí)間t的電導(dǎo)率κ數(shù)據(jù)：t/min051015202530κ/(μS/cm)22517514512511010092已知該反應(yīng)為二級(jí)反應(yīng)，速率方程為：κ?=κ?-κ∞=c?kt（其中κ?為初始電導(dǎo)率，κ∞為反應(yīng)完全時(shí)電導(dǎo)率，κ?為t時(shí)刻電導(dǎo)率）。（1）推導(dǎo)二級(jí)反應(yīng)速率常數(shù)k的計(jì)算公式（用κ?、κ?、κ∞、c?、t表示）。（2）若反應(yīng)完全時(shí)κ∞=40μS/cm，計(jì)算15min時(shí)的反應(yīng)速率常數(shù)k，并計(jì)算反應(yīng)半衰期t?/?。（3）實(shí)驗(yàn)中若將NaOH溶液濃度改為0.0400mol/L，其他條件不變，速率常數(shù)k會(huì)如何變化？為什么？三、科研思維與創(chuàng)新題（共2題，每題30分）1.綠色化學(xué)合成工藝設(shè)計(jì)傳統(tǒng)合成苯甲醛的方法是通過甲苯側(cè)鏈氧化，需使用鉻酸鹽作為氧化劑，反應(yīng)過程中產(chǎn)生大量含鉻廢水。請(qǐng)基于綠色化學(xué)原理，設(shè)計(jì)一種環(huán)境友好的苯甲醛合成新工藝，要求：（1）選擇合適的氧化劑、催化劑及反應(yīng)介質(zhì)，說(shuō)明選擇依據(jù)。（2）繪制工藝流程圖，標(biāo)注關(guān)鍵反應(yīng)條件（溫度、壓力、時(shí)間等）。（3）分析該工藝的原子經(jīng)濟(jì)性，并與傳統(tǒng)工藝比較環(huán)境效益。（4）提出至少兩種產(chǎn)物分離純化方案，并比較其優(yōu)缺點(diǎn)。2.功能材料的設(shè)計(jì)與應(yīng)用某課題組擬開發(fā)一種新型智能響應(yīng)材料，用于藥物控釋系統(tǒng)。請(qǐng)回答以下問題：（1）選擇一種刺激響應(yīng)機(jī)制（如pH響應(yīng)、溫度響應(yīng)、光響應(yīng)等），說(shuō)明其響應(yīng)原理及材料設(shè)計(jì)思路。（2）設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證材料的響應(yīng)性能，要求寫出實(shí)驗(yàn)步驟、檢測(cè)指標(biāo)及數(shù)據(jù)處理方法。（3）若該材料用于抗腫瘤藥物遞送，需具備哪些關(guān)鍵性能？如何通過化學(xué)改性實(shí)現(xiàn)這些性能？（4）預(yù)測(cè)該材料在實(shí)際應(yīng)用中可能面臨的挑戰(zhàn)，并提出解決方案。四、文獻(xiàn)分析與科學(xué)論述題（共1題，40分）閱讀以下材料，回答問題：“2023年，科學(xué)家在《Nature》報(bào)道了一種新型鈣鈦礦太陽(yáng)能電池，通過引入胍鎓陽(yáng)離子（Gua?）調(diào)控晶格應(yīng)變，使電池的光電轉(zhuǎn)換效率達(dá)到26.1%，且在85℃下熱穩(wěn)定性提升了300%。X射線衍射分析顯示，Gua?的引入使晶格參數(shù)c從6.24?增至6.31?，紫外-可見吸收光譜紅移了12nm。”（1）解釋鈣鈦礦材料的晶體結(jié)構(gòu)特征，寫出其通式并說(shuō)明A、B、X位離子的價(jià)態(tài)要求。（2）分析晶格應(yīng)變調(diào)控對(duì)鈣鈦礦材料光電性能的影響機(jī)制（從載流子遷移率、缺陷密度、帶隙寬度等方面論述）。（3）除了陽(yáng)離子調(diào)控，列舉至少三種改善鈣鈦礦穩(wěn)定性的化學(xué)修飾方法，并說(shuō)明原理。（4）結(jié)合能源化學(xué)發(fā)展趨勢(shì)，論述鈣鈦礦太陽(yáng)能電池的產(chǎn)業(yè)化前景及面臨的主要技術(shù)瓶頸。五、實(shí)驗(yàn)安全與規(guī)范操作題（共1題，20分）某實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行如下實(shí)驗(yàn)操作：（1）用苯萃取水中的苯酚，振蕩分液漏斗后直接打開活塞放氣（2）將金屬鈉殘?jiān)谷胨壑校?）用同一支移液管依次移取HCl溶液和NaOH溶液（4）在通風(fēng)櫥內(nèi)制備NO氣體時(shí)，用排空氣法收集（5）實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，將含重金屬離子的廢液直接倒入下水道回答下列問題：（1）指出上述操作中的錯(cuò)誤之處，說(shuō)明可能導(dǎo)致的后果。（2）寫出正確的操作方法及應(yīng)急處理措施。（3）設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)室危險(xiǎn)化學(xué)品分類存放方案，至少包含5類危險(xiǎn)化學(xué)品的存放要求。（4）結(jié)合化學(xué)科研工作特點(diǎn)，論述實(shí)驗(yàn)室安全管理的“三查四防”原則具體內(nèi)容。（注：全卷共10題，滿分200分，考試時(shí)間180分鐘）本文通過多維度試題設(shè)計(jì)，全面考查學(xué)生的化學(xué)理論基礎(chǔ)、實(shí)驗(yàn)技能、科研思維