2025年高中化學知識競賽“化學音樂”創(chuàng)作大賽（理念闡述筆試部分）試題（一）一、理論闡述題（共40分）1.化學音樂創(chuàng)作的跨學科原理（20分）化學音樂創(chuàng)作是通過音樂語言轉(zhuǎn)譯化學知識的創(chuàng)造性實踐，其核心邏輯建立在物質(zhì)結(jié)構(gòu)的周期性與音樂旋律的節(jié)律性、化學反應(yīng)的動態(tài)變化與音樂曲式的發(fā)展結(jié)構(gòu)之間的映射關(guān)系上。（1）元素周期律的音樂化表達元素周期表中原子序數(shù)、核外電子排布、元素性質(zhì)的周期性變化，可類比為音樂中的“音階循環(huán)”與“調(diào)式轉(zhuǎn)換”。例如，主族元素的價電子構(gòu)型（如ns1?2、np1??）可對應(yīng)音樂中的七聲音階，s區(qū)元素（如堿金屬、堿土金屬）的活潑性隨周期數(shù)遞增而增強，可轉(zhuǎn)化為旋律音高的逐步升高或節(jié)奏密度的增加；p區(qū)元素（如鹵素）的非金屬性變化則可通過和聲色彩的明暗對比呈現(xiàn)。（2）化學反應(yīng)的動力學特征轉(zhuǎn)譯化學反應(yīng)的速率、歷程與能量變化為音樂創(chuàng)作提供了動態(tài)素材。以放熱反應(yīng)（如中和反應(yīng)）為例，反應(yīng)初期的快速放熱過程可對應(yīng)音樂中的“漸強”（crescendo）處理，反應(yīng)平衡階段的能量穩(wěn)定狀態(tài)可轉(zhuǎn)化為旋律的重復(fù)或休止；而可逆反應(yīng)（如N?O??2NO?）的動態(tài)平衡，則可通過同一樂句的“變奏重復(fù)”實現(xiàn)——正向反應(yīng)時使用上行音階，逆向反應(yīng)時使用下行音階，平衡狀態(tài)時保持主和弦的持續(xù)音。（3）分子結(jié)構(gòu)的空間構(gòu)型與音樂織體分子的立體結(jié)構(gòu)決定其化學性質(zhì)，這一特征可類比為音樂織體的層次設(shè)計。例如，甲烷（CH?）的正四面體構(gòu)型可轉(zhuǎn)化為四聲部合唱的均衡織體，四個氫原子對應(yīng)四個聲部的等距音程；乙烯（C?H?）的平面結(jié)構(gòu)可采用二聲部平行進行，體現(xiàn)雙鍵的剛性；而苯環(huán)的大π鍵共軛體系，則適合用持續(xù)低音與流動旋律的結(jié)合，模擬電子云的離域特性。2.化學音樂的教育價值與創(chuàng)作原則（20分）（1）教育價值化學音樂通過“聽覺-記憶-理解”的多通道學習模式，降低抽象概念的認知負荷。例如，深圳外國語學校改編的《青花瓷-有機版》將“醛基檢驗”“酯化反應(yīng)”等知識點編入歌詞（“磚紅色驗醛基，銀氨也可以；酸脫羥基醇脫氫，酯化水生成”），利用旋律的“魔性記憶點”提升學習效率。揚州大學劉昌霈教授的《檸檬酸循環(huán)之歌》則通過歌曲簡化代謝途徑，使原本需要3課時講解的生物化學難點，通過3分鐘的演唱實現(xiàn)80%的知識點覆蓋。（2）創(chuàng)作原則科學性優(yōu)先：所有化學概念的轉(zhuǎn)譯必須準確，禁止為適配旋律而歪曲事實（如不可將“氧化反應(yīng)”錯誤對應(yīng)為“低音下行”）。藝術(shù)性適配：選擇音樂形式時需考慮化學內(nèi)容的特征，例如描述重金屬元素的復(fù)雜電子構(gòu)型時，可采用交響樂的厚重配器；表現(xiàn)有機小分子的簡單反應(yīng)時，適合用民謠吉他的輕快節(jié)奏。認知負荷平衡：避免在單一樂句中堆砌過多知識點，建議每段歌詞聚焦1-2個核心概念（如“堿醇消去鹵代烴，生成烯烴和鹵鹽”僅突出“消去反應(yīng)”的試劑與產(chǎn)物）。二、創(chuàng)作分析題（共30分）閱讀以下案例，完成問題解答。案例1：《元素周期表搖滾版》某學生創(chuàng)作團隊以元素周期表前20號元素為主題，選用搖滾曲風，歌詞節(jié)選如下：“H是氫，最輕的氣體，像高音一樣飄在空氣里；He是氦，保護氣球不爆炸，穩(wěn)定得像個休止符……Na是鈉，遇水就發(fā)火，節(jié)奏快得像鼓點在炸；Cl是氯，黃綠色的脾氣，吉他失真音色最配你！”案例2：《乙烯變奏曲》另一團隊以乙烯的化學性質(zhì)為線索，創(chuàng)作鋼琴曲，結(jié)構(gòu)設(shè)計如下：引子：單音C持續(xù)（象征乙烯分子中的碳碳雙鍵）；A段：與溴水加成反應(yīng)——左手琶音模擬溴分子的進攻，右手旋律從C→E→G（對應(yīng)乙烯的π鍵斷裂與新鍵形成）；B段：氧化反應(yīng)（乙烯→乙醛）——調(diào)性從C大調(diào)轉(zhuǎn)為D小調(diào)，模擬反應(yīng)的“能量躍遷”；尾聲：回歸單音C，但加入和弦外音（象征乙烯的工業(yè)應(yīng)用延伸）。問題：分析案例1的創(chuàng)作亮點與不足（15分）亮點：采用“元素特性+音樂意象”的類比手法（如氫氣的“高音”、氦氣的“休止符”），符合認知心理學中的“雙編碼理論”；節(jié)奏設(shè)計貼合元素性質(zhì)（鈉的“快節(jié)奏”對應(yīng)活潑性，氯的“失真音色”對應(yīng)強氧化性），實現(xiàn)“性質(zhì)-聽覺”的直接關(guān)聯(lián)。不足：科學性局限：歌詞僅描述元素的物理性質(zhì)（如顏色、狀態(tài)），未涉及化學性質(zhì)（如鈉的還原性、氯的非金屬性）；藝術(shù)性單一：搖滾曲風雖適合表現(xiàn)活潑元素，但對惰性氣體（如氖、氬）的穩(wěn)定性缺乏差異化處理，可增加“延長音”或“弱音器”效果。評價案例2的結(jié)構(gòu)設(shè)計如何體現(xiàn)乙烯的化學性質(zhì)（15分）加成反應(yīng)的動態(tài)呈現(xiàn)：左手琶音的“流動性”模擬溴分子的親電進攻，右手旋律的三度跳進（C→E→G）對應(yīng)π鍵斷裂后的σ鍵形成，符合“分步反應(yīng)”的歷程；氧化反應(yīng)的調(diào)性轉(zhuǎn)換：從C大調(diào)（明亮）到D小調(diào)（陰郁）的轉(zhuǎn)變，準確反映乙烯被氧化為乙醛的“能量變化”，同時D小調(diào)的不穩(wěn)定感暗示乙醛的活潑性；工業(yè)應(yīng)用的象征表達：尾聲的和弦外音（如加入?G）隱喻乙烯聚合反應(yīng)（如生成聚乙烯）的鏈增長過程，體現(xiàn)化學知識的“應(yīng)用延伸”。三、實踐應(yīng)用題（共30分）任務(wù)：以“水的電離平衡”為主題，完成以下創(chuàng)作設(shè)計。水的電離平衡方程式為：H?O?H?+OH?（ΔH>0），請結(jié)合其特征設(shè)計一首微型音樂作品（8-16小節(jié)），需包含以下要素：核心概念轉(zhuǎn)譯方案（15分）電離過程：以鋼琴獨奏形式呈現(xiàn)，左手低音區(qū)的持續(xù)音（C音）象征水分子的穩(wěn)定狀態(tài)；右手以十六分音符的“分散和弦”（C-E-G-C）模擬水分子的振動，每4小節(jié)出現(xiàn)一次“音程跳進”（如C→E），代表H?與OH?的分離。平衡移動：升高溫度（促進電離）：旋律整體移調(diào)至高音區(qū)，節(jié)奏密度增加（從十六分音符變?yōu)槿忠舴?，同時加入右手的顫音（trill）模擬能量升高；加入酸（抑制電離）：左手加入低音區(qū)的半音下行（C→B→A?），象征H?濃度增加導(dǎo)致平衡逆向移動，右手旋律逐步減弱直至休止。歌詞創(chuàng)作（10分）（要求：每句不超過7字，押韻，包含“電離”“平衡”“溫度”“酸堿”四個關(guān)鍵詞）示例：“水分子，微電離，H?OH?共相依；升溫電離更積極，平衡右移顯酸性。遇酸遇堿平衡移，H?OH?總相依；Kw常數(shù)藏規(guī)律，水的電離有奧秘?！鼻浇Y(jié)構(gòu)與演奏提示（5分）曲式：單二部曲式（A段+B段）A段（4小節(jié)）：描述水的電離平衡（中速，?=72，C大調(diào)，分解和弦伴奏）；B段（4小節(jié)）：描述溫度與酸堿對平衡的影響（增速至?=96，調(diào)性轉(zhuǎn)為G大調(diào)，加入左手八度低音強調(diào)變化）。演奏提示：A段用“l(fā)egato”（連奏）表現(xiàn)平衡的動態(tài)性，B段用“staccato”（斷奏）突出外界條件的干擾，結(jié)尾回歸A段主題并漸弱，象征平衡的恢復(fù)趨勢。四、拓展論述題（共20分）主題：從“化學音樂”到“分子美學”請結(jié)合量子化學中的“分子軌道理論”，論述如何將O?與N?的分子結(jié)構(gòu)差異轉(zhuǎn)化為音樂作品的對比設(shè)計。要點提示：分子軌道能級與音高設(shè)計：O?的分子軌道排布為(σ1s)2(σ1s)2(σ2s)2(σ2s)2(σ2pz)2(π2px)2(π2py)2(π2px)1(π2py)1，存在兩個未成對電子（順磁性），可設(shè)計為兩個獨立的“不協(xié)和音程”（如小二度）；N?的分子軌道排布為(σ1s)2(σ1s)2(σ2s)2(σ2s)2(π2px)2(π2py)2(σ2pz)2，無未成對電子（抗磁性），可采用“協(xié)和和弦”（如大三和弦）。鍵能差異與節(jié)奏強度：N?的鍵能（946kJ/mol）遠大于O?（498kJ/mol），可通過N?主題的“長音符+強力度”（forte）