2025年上學(xué)期高二化學(xué)創(chuàng)造性思維試題一、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與創(chuàng)新題（共40分）（一）情境探究題（15分）某研究小組在實(shí)驗(yàn)室中發(fā)現(xiàn)，向酸性KMnO?溶液中滴加H?O?溶液時(shí)，溶液褪色速率先慢后快，且伴隨大量氣泡產(chǎn)生。已知反應(yīng)的離子方程式為：2MnO??+5H?O?+6H?=2Mn2?+5O?↑+8H?O。請(qǐng)結(jié)合化學(xué)反應(yīng)原理，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)探究該反應(yīng)速率變化的原因，并預(yù)測(cè)可能的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。要求：提出兩種可能的假設(shè)（2分）；設(shè)計(jì)對(duì)比實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證假設(shè)（寫(xiě)出實(shí)驗(yàn)步驟、預(yù)期現(xiàn)象及結(jié)論，10分）；若實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)加入MnSO?固體后反應(yīng)速率顯著加快，寫(xiě)出可能的反應(yīng)機(jī)理（3分）。（二）裝置改進(jìn)題（25分）實(shí)驗(yàn)室常用MnO?與濃鹽酸共熱制備Cl?，反應(yīng)裝置如圖1所示（夾持裝置略）。該裝置存在尾氣處理不徹底、易發(fā)生倒吸等問(wèn)題。任務(wù)：分析圖1裝置的缺陷（至少指出3點(diǎn)，6分）；基于綠色化學(xué)理念，設(shè)計(jì)一套改進(jìn)裝置，要求：能控制反應(yīng)的發(fā)生與停止（5分）；實(shí)現(xiàn)Cl?的干燥、收集及尾氣的“零排放”（8分）；標(biāo)注儀器名稱(chēng)及試劑（6分）；用化學(xué)方程式表示改進(jìn)裝置中尾氣處理的反應(yīng)原理（2分）。二、原理分析與模型構(gòu)建題（共30分）（一）化學(xué)反應(yīng)原理綜合題（15分）工業(yè)合成氨的反應(yīng)為N?(g)+3H?(g)?2NH?(g)ΔH=-92.4kJ/mol，其平衡常數(shù)K與溫度T的關(guān)系如下表：溫度/℃200300400500K值0.5×10?0.5×10?0.5×1020.5×101問(wèn)題：該反應(yīng)的熵變?chǔ)___（填“>”“<”或“=”）0，判斷依據(jù)是___（2分）；實(shí)際生產(chǎn)中，合成氨反應(yīng)通常在400~500℃、20~50MPa下進(jìn)行，結(jié)合表中數(shù)據(jù)及反應(yīng)特點(diǎn)分析選擇該條件的原因（4分）；某時(shí)刻測(cè)得密閉容器中各物質(zhì)濃度為c(N?)=1mol/L，c(H?)=3mol/L，c(NH?)=2mol/L，計(jì)算此時(shí)v正___v逆（填“>”“<”或“=”），并寫(xiě)出計(jì)算過(guò)程（4分）；若在恒溫恒容條件下，向平衡體系中充入He氣，NH?的體積分?jǐn)?shù)___（填“增大”“減小”或“不變”），原因是___（5分）。（二）物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)題（15分）鐵元素是人體必需的微量元素，其在人體內(nèi)主要以Fe2?和Fe3?形式存在?；卮鹣铝袉?wèn)題：Fe2?的價(jià)電子排布式為_(kāi)__，F(xiàn)e3?的穩(wěn)定性強(qiáng)于Fe2?的原因是___（4分）；血紅蛋白中的Fe2?可與O?形成配位鍵，O?的電子式為_(kāi)__，其中O原子的雜化方式為_(kāi)__（3分）；Fe3?與SCN?形成的配合物[Fe(SCN)?]3?呈血紅色，該配合物中配位體是___，配位數(shù)為_(kāi)__（2分）；已知FeO的晶胞結(jié)構(gòu)與NaCl相似（如圖2），若Fe2?與O2?的最近距離為apm，計(jì)算FeO晶體的密度ρ=___g/cm3（用含a、N?的代數(shù)式表示，6分）。三、工藝流程與綠色化學(xué)題（共30分）（一）資源回收題（15分）某工廠排放的廢水中含有Cu2?、Pb2?、Cr3?等離子，濃度均為0.01mol/L。實(shí)驗(yàn)室擬采用“沉淀-氧化-吸附”工藝回收重金屬并處理廢水，流程如下：工藝流程圖：廢水→調(diào)節(jié)pH→加入Na?S溶液→過(guò)濾→濾渣（含CuS、PbS）→酸溶→分離Cu2?和Pb2?↓濾液→加入H?O?溶液→調(diào)節(jié)pH至8~9→過(guò)濾→濾渣（含Cr(OH)?）→回收問(wèn)題：調(diào)節(jié)pH時(shí)應(yīng)選擇的試劑是___（填“鹽酸”“NaOH溶液”或“氨水”），理由是___（3分）；計(jì)算CuS開(kāi)始沉淀時(shí)的pH值（已知Ksp(CuS)=6.3×10?3?，H?S的Ka?=1.3×10??，Ka?=7.1×10?1?，3分）；加入H?O?的作用是___，寫(xiě)出對(duì)應(yīng)的離子方程式（3分）；若處理后的廢水中Cr3?濃度為1×10??mol/L，計(jì)算此時(shí)溶液的pH值（已知Ksp[Cr(OH)?]=6.3×10?31，3分）；簡(jiǎn)述從濾渣中分離Cu2?和Pb2?的實(shí)驗(yàn)方案（3分）。（二）綠色合成題（15分）以乙烯為原料合成乙酸乙酯的傳統(tǒng)工藝存在步驟繁瑣、原子利用率低等問(wèn)題。某研究團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)了“一步法”合成工藝，反應(yīng)原理如下：2C?H?+O?+2CH?COOH?2CH?COOC?H?+2H?O（ΔH<0）問(wèn)題：計(jì)算該反應(yīng)的原子利用率（寫(xiě)出計(jì)算式，3分）；與傳統(tǒng)工藝（CH?=CH?→CH?CH?OH→CH?COOC?H?）相比，“一步法”的優(yōu)點(diǎn)是___（至少答2點(diǎn)，4分）；若要提高乙酸乙酯的產(chǎn)率，可采取的措施有___（至少答3點(diǎn)，3分）；工業(yè)上常用Pd-Au合金作催化劑，研究發(fā)現(xiàn)合金表面的Pd原子為活性中心，Au原子可抑制Pd的團(tuán)聚。解釋催化劑能加快反應(yīng)速率的原因（2分）；寫(xiě)出該工藝中可能產(chǎn)生的副產(chǎn)物（至少2種，3分）。四、開(kāi)放創(chuàng)新與綜合應(yīng)用題（共60分）（一）實(shí)驗(yàn)探究綜合題（20分）某化學(xué)興趣小組對(duì)“Fe3?與I?的反應(yīng)”進(jìn)行深入探究，發(fā)現(xiàn)該反應(yīng)存在“氧化還原”與“配位反應(yīng)”的競(jìng)爭(zhēng)。已知：2Fe3?+2I?=2Fe2?+I?（反應(yīng)①，K?=8.3×10?）Fe3?+3I?=FeI?（反應(yīng)②，K?=6.5×10?）實(shí)驗(yàn)過(guò)程：向10mL0.1mol/LFeCl?溶液中滴加0.1mol/LKI溶液，溶液先變黃后變?yōu)樽睾稚?，最終出現(xiàn)黑色沉淀。任務(wù)：設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證反應(yīng)后溶液中存在I?和FeI?（寫(xiě)出試劑、現(xiàn)象及結(jié)論，6分）；結(jié)合平衡常數(shù)分析反應(yīng)①和②的競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系（4分）；若向反應(yīng)后的溶液中加入CCl?，振蕩后分層，下層為紫紅色，上層為棕褐色。解釋上層溶液呈棕褐色的原因（3分）；提出一種調(diào)控反應(yīng)方向的方法（如改變濃度、溫度等），并設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證（7分）。（二）化學(xué)與生活應(yīng)用題（20分）近年來(lái)，“可降解塑料”成為研究熱點(diǎn)。聚乳酸（PLA）是一種可生物降解的高分子材料，其合成路線如下：玉米淀粉→葡萄糖→乳酸→聚乳酸問(wèn)題：寫(xiě)出葡萄糖轉(zhuǎn)化為乳酸的化學(xué)方程式（注明反應(yīng)條件，3分）；乳酸分子中含有的官能團(tuán)是___，寫(xiě)出乳酸發(fā)生縮聚反應(yīng)生成PLA的化學(xué)方程式（4分）；與傳統(tǒng)塑料（如聚乙烯）相比，PLA的生物降解性體現(xiàn)在___（從分子結(jié)構(gòu)角度分析，3分）；某品牌PLA塑料水杯的使用說(shuō)明中注明“不可盛放60℃以上熱水”，解釋原因（3分）；設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證PLA塑料的降解性能（寫(xiě)出實(shí)驗(yàn)方案，7分）。（三）跨學(xué)科綜合題（20分）2025年，我國(guó)“碳中和”戰(zhàn)略進(jìn)入關(guān)鍵階段，CO?的捕集與轉(zhuǎn)化是重要研究方向。回答下列問(wèn)題：化學(xué)吸收法捕集CO?常用的試劑是___，寫(xiě)出吸收與解吸過(guò)程的化學(xué)方程式（4分）；電催化還原CO?可生成CH?、C?H?等燃料，寫(xiě)出CO?轉(zhuǎn)化為CH?的電極反應(yīng)式（酸性條件下，3分）；光催化CO?還原反應(yīng)中，TiO?是常用的催化劑。已知TiO?的禁帶寬度為3.2eV，計(jì)算該催化劑可吸收的最大波長(zhǎng)λ=___nm（1eV=1.6×10?1?J，h=6.63×10?3?J·s，c=3.0×10?m/s，6分）；若將CO?與H?通過(guò)催化反應(yīng)合成甲醇（CH?OH），當(dāng)消耗標(biāo)準(zhǔn)狀況下22.4LCO?時(shí)，理論上可獲得___kJ能量（已知甲醇的燃燒熱ΔH=-726.5kJ/mol，CO?的生成焓ΔHf=-393.5kJ/mol，H?O(l)的生成焓ΔHf=-285.8kJ/mol，7分）。五、計(jì)算題（共20分）（一）化學(xué)平衡計(jì)算題（10分）在體積為2L的密閉容器中，充入1molCO和2molH?，發(fā)生反應(yīng)CO(g)+2H?(g)?CH?OH(g)ΔH=-90.8kJ/mol。在500℃下反應(yīng)達(dá)到平衡，此時(shí)CH?OH的體積分?jǐn)?shù)為25%。計(jì)算：平衡時(shí)CO的轉(zhuǎn)化率（4分）；該溫度下反應(yīng)的平衡常數(shù)Kc（4分）；若向平衡體系中再充入1molCO和2molH?，重新達(dá)到平衡時(shí)，CO的轉(zhuǎn)化率___（填“增大”“減小”或“不變”，2分）。（二）溶液中離子平衡計(jì)算題（10分）常溫下，向20mL0.1mol/LH?A溶液中滴加0.1mol/LNaOH溶液，混合溶液的pH與NaOH溶液體積的關(guān)系如圖3所示（H?A的Ka?=1.0×10??，Ka?=1.0×10??）。計(jì)算：當(dāng)V(NaOH)=10mL時(shí)，溶液中c(H?A)___c(A2?)（填