2025年高中化學(xué)知識競賽“化學(xué)教育”創(chuàng)新方案設(shè)計大賽試題（二）注意事項本試卷共8題，滿分100分，考試時間180分鐘。所有解答必須寫在指定區(qū)域內(nèi)，不得使用鉛筆作答，草稿紙在試卷最后一頁。允許使用非編程計算器及直尺等文具。一、選擇題（本題共5小題，每小題3分，共15分）每小題只有一個選項符合題意2025年科學(xué)家合成了一種新型儲氫材料，其晶體結(jié)構(gòu)中包含[Li(H?O)?]?和[BH?]?離子。下列關(guān)于該材料的說法錯誤的是（）A.[BH?]?的空間構(gòu)型為正四面體B.H?O分子與Li?之間通過氫鍵結(jié)合C.儲氫過程中可能發(fā)生H?O的分解反應(yīng)D.該材料的儲氫密度理論上高于液態(tài)氫工業(yè)上利用CO?和H?在催化劑作用下合成甲醇：CO?(g)+3H?(g)?CH?OH(g)+H?O(g)ΔH=-49kJ/mol。下列措施既能提高反應(yīng)速率又能提高CO?平衡轉(zhuǎn)化率的是（）A.升高溫度B.加入高效催化劑C.增大H?與CO?的投料比D.減小反應(yīng)體系壓強(qiáng)某新型可充電電池以Na?V?(PO?)?為正極材料，金屬鈉為負(fù)極，放電時發(fā)生反應(yīng)：Na?V?(PO?)?+9Na=3Na?V?(PO?)?。下列說法正確的是（）A.放電時Na?向負(fù)極移動B.充電時陽極反應(yīng)為Na?V?(PO?)?-e?=Na?V?(PO?)?+Na?C.該電池工作時電解質(zhì)溶液需選用水溶液D.每轉(zhuǎn)移0.3mol電子，理論上生成0.1molNa?V?(PO?)?下列實驗方案能達(dá)到實驗?zāi)康牡氖牵ǎ┻x項實驗?zāi)康膶嶒灧桨窤鑒別Na?CO?和NaHCO?固體分別取少量固體溶于水，滴加澄清石灰水，觀察是否產(chǎn)生沉淀B測定NaOH溶液濃度用25mL酸式滴定管量取標(biāo)準(zhǔn)HCl溶液，滴定未知濃度的NaOH溶液（甲基橙作指示劑）C制備無水AlCl?將AlCl?·6H?O晶體在HCl氣流中加熱脫水D驗證SO?的漂白性將SO?通入酸性KMnO?溶液中，觀察溶液顏色變化某種手性分子的結(jié)構(gòu)簡式如圖所示，下列關(guān)于該分子的說法正確的是（）CH?CH(OH)CH(NH?)COOHA.分子中含有2個手性碳原子B.能發(fā)生取代反應(yīng)和加成反應(yīng)C.與NaOH溶液反應(yīng)最多消耗2molNaOHD.其同分異構(gòu)體中不可能存在芳香族化合物二、填空題（本題共2小題，共20分）（10分）近年來，“綠色化學(xué)”理念在有機(jī)合成中得到廣泛應(yīng)用。以生物質(zhì)資源為原料合成高附加值化學(xué)品成為研究熱點。（1）糠醛（）是一種重要的生物質(zhì)平臺化合物，其分子中官能團(tuán)的名稱為________和________。（2）糠醛在催化劑作用下可與H?發(fā)生加成反應(yīng)，生成糠醇（C?H?O?）。寫出該反應(yīng)的化學(xué)方程式：。（3）糠醇經(jīng)催化氧化可生成糠酸（C?H?O?），糠酸的酸性比苯甲酸（填“強(qiáng)”或“弱”），原因是________。（4）糠酸與乙醇發(fā)生酯化反應(yīng)的機(jī)理與乙酸乙酯合成類似，該反應(yīng)的速率控制步驟是________（填“質(zhì)子化”“親核加成”或“消除”）。（10分）元素周期律是化學(xué)學(xué)科的核心理論之一。（1）基態(tài)Cr原子的價電子排布式為________，其核外電子占據(jù)的最高能層符號為________。（2）已知第三周期元素的第一電離能數(shù)據(jù)如下：|元素|Na|Mg|Al|Si|P|S|Cl||------|------|------|------|------|------|------|------||I?/kJ·mol?1|496|738|578|787|1012|999|1251|①Mg的第一電離能大于Al的原因是________。②P的第一電離能大于S的原因是________。（3）NF?的鍵角小于NH?的鍵角，其主要原因是________。三、實驗題（本題共1小題，共15分）某研究小組設(shè)計實驗探究“不同價態(tài)鐵元素的轉(zhuǎn)化及應(yīng)用”，實驗裝置如圖所示（夾持裝置略）：[裝置圖描述：左側(cè)為盛有濃硝酸的分液漏斗，連接至裝有Fe粉的三頸燒瓶，中間頸口連接溫度計，右側(cè)頸口連接球形干燥管（內(nèi)裝堿石灰），干燥管另一端連接右側(cè)裝置；右側(cè)裝置為裝有FeSO?溶液的燒杯，插入長導(dǎo)管至液面以下]實驗步驟：①檢查裝置氣密性后，向三頸燒瓶中加入過量鐵粉，向分液漏斗中加入濃硝酸。②打開分液漏斗活塞，逐滴加入濃硝酸，觀察到燒瓶內(nèi)產(chǎn)生紅棕色氣體，溶液逐漸變?yōu)樽攸S色。③反應(yīng)結(jié)束后，取少量燒瓶內(nèi)溶液于試管中，滴加KSCN溶液，溶液變紅。④關(guān)閉左側(cè)裝置，打開右側(cè)裝置的止水夾，觀察到FeSO?溶液中產(chǎn)生白色沉淀，迅速變?yōu)榛揖G色，最終變?yōu)榧t褐色?；卮鹣铝袉栴}：（1）步驟②中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為________。（2）球形干燥管的作用是________，堿石灰不能用CaCl?代替的原因是________。（3）步驟④中白色沉淀變?yōu)榧t褐色的化學(xué)方程式為________。（4）實驗結(jié)束后，為測定燒瓶內(nèi)溶液中Fe3?的濃度，進(jìn)行如下操作：準(zhǔn)確量取25.00mL溶液，加入過量KI溶液，充分反應(yīng)后，用0.1000mol/LNa?S?O?標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定（I?+2S?O?2?=2I?+S?O?2?），消耗標(biāo)準(zhǔn)溶液20.00mL。①滴定終點的現(xiàn)象是________。②計算溶液中Fe3?的濃度為________mol/L。四、計算題（本題共1小題，共15分）碳捕集與封存技術(shù)（CCUS）是應(yīng)對全球氣候變化的重要手段。某研究團(tuán)隊利用氨水吸收CO?，生成NH?HCO?溶液，再通過電解法將HCO??轉(zhuǎn)化為CO?和H?。已知：25℃時，NH?·H?O的Kb=1.8×10??，H?CO?的Ka?=4.2×10??，Ka?=5.6×10?11。（1）計算0.10mol/LNH?HCO?溶液的pH（忽略溶液體積變化，寫出計算過程）。（2）電解NH?HCO?溶液時，陽極反應(yīng)式為HCO??-2e?+H?O=CO?↑+3H?。若電解過程中轉(zhuǎn)移0.2mol電子，理論上生成CO?的體積（標(biāo)準(zhǔn)狀況）為________L。（3）實際電解過程中，CO?的產(chǎn)率低于理論值，可能的原因是________（寫出2點）。五、推斷題（本題共1小題，共15分）化合物A（C??H??O?）是一種常用香料，其合成路線如下：A→（H?/H?O）B（C??H??O?）+C（C?H?O）B→（濃H?SO?/△）D（C??H??O）+H?OD→（Br?/CCl?）E（C??H??Br?O）E→（NaOH/醇/△）F（C??H??O）（唯一產(chǎn)物）已知：①B能與FeCl?溶液發(fā)生顯色反應(yīng)，且苯環(huán)上的一氯代物有2種。②C能發(fā)生銀鏡反應(yīng)。③F分子中含有2個碳碳雙鍵?；卮鹣铝袉栴}：（1）寫出化合物C的結(jié)構(gòu)簡式：，F(xiàn)的分子式：。（2）反應(yīng)①的反應(yīng)類型為________，反應(yīng)②的條件為________。（3）寫出B→D的化學(xué)方程式：________。（4）化合物B的同分異構(gòu)體中，滿足下列條件的有________種（不考慮立體異構(gòu)）：①能發(fā)生水解反應(yīng)；②能與NaHCO?溶液反應(yīng)；③苯環(huán)上有3個取代基。六、綜合題（本題共1小題，共15分）（15分）鋰離子電池是目前應(yīng)用最廣泛的二次電池，其性能與電極材料密切相關(guān)。（1）LiCoO?是一種常見的正極材料，其晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示（Li?位于頂點和棱心，Co3?位于體心，O2?位于面心）。①該晶胞中Li?的配位數(shù)為________。②已知晶胞參數(shù)a=0.46nm，計算LiCoO?的密度為________g/cm3（列出計算式，NA=6.02×1023mol?1）。（2）硅基負(fù)極材料因理論比容量高（4200mAh/g）而備受關(guān)注，但體積膨脹問題限制其應(yīng)用。通過碳包覆技術(shù)可緩解這一問題。①Si與C的電負(fù)性大小關(guān)