2025年上學(xué)期高二化學(xué)小組合作探究試題探究主題一：基于海水資源開(kāi)發(fā)的物質(zhì)轉(zhuǎn)化與能量變化研究背景：海水是地球上最大的“液體礦山”，其中蘊(yùn)含的氯化鈉、溴化鈉等資源在工業(yè)生產(chǎn)中具有重要價(jià)值。某化學(xué)興趣小組擬通過(guò)合作實(shí)驗(yàn)探究海水資源綜合利用的關(guān)鍵反應(yīng)原理，并分析過(guò)程中的能量變化。任務(wù)1：粗鹽提純與電解飽和食鹽水實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)（1）資料收集與方案設(shè)計(jì)（小組分工：資料調(diào)研組、方案設(shè)計(jì)組）資料調(diào)研組需查閱文獻(xiàn)，列出粗鹽中含有的主要雜質(zhì)（如Mg2?、Ca2?、SO?2?等）及相應(yīng)的除雜試劑，并說(shuō)明選擇依據(jù)。方案設(shè)計(jì)組結(jié)合資料，設(shè)計(jì)“沉淀-過(guò)濾-蒸發(fā)”的提純流程，要求明確每步操作中試劑的加入順序及用量控制（提示：需考慮過(guò)量試劑的去除問(wèn)題）。（2）實(shí)驗(yàn)操作與現(xiàn)象記錄（小組分工：實(shí)驗(yàn)操作組、數(shù)據(jù)記錄組）實(shí)驗(yàn)操作組按照設(shè)計(jì)方案進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，用pH試紙監(jiān)測(cè)溶液酸堿度變化，記錄關(guān)鍵現(xiàn)象（如沉淀顏色、沉淀完全的判斷方法）。數(shù)據(jù)記錄組需記錄蒸發(fā)結(jié)晶后得到的精鹽質(zhì)量，并計(jì)算產(chǎn)率（已知粗鹽樣品質(zhì)量為10.0g，假設(shè)雜質(zhì)總量為5%）。（3）電解飽和食鹽水模擬實(shí)驗(yàn)小組合作搭建電解裝置（如圖1），用石墨作電極，飽和食鹽水為電解液，觀察陰陽(yáng)兩極的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，并用濕潤(rùn)的淀粉-KI試紙檢驗(yàn)陽(yáng)極產(chǎn)物。寫出電解反應(yīng)的化學(xué)方程式，判斷該反應(yīng)是放熱還是吸熱（提示：可通過(guò)觸摸燒杯外壁感受溫度變化）。任務(wù)2：海帶提溴與反應(yīng)熱效應(yīng)探究（1）海帶中碘元素的檢驗(yàn)取干海帶灼燒后的灰燼，加水溶解、過(guò)濾得到含I?的濾液。設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證濾液中I?的存在（提供試劑：H?O?溶液、稀硫酸、淀粉溶液），寫出反應(yīng)的離子方程式。（2）溴化鈉氧化反應(yīng)的能量變化測(cè)定小組合作利用簡(jiǎn)易量熱計(jì)（如圖2）測(cè)定NaBr與Cl?反應(yīng)的焓變：將50mL0.1mol/LNaBr溶液與過(guò)量Cl?水混合，記錄反應(yīng)前后溶液的溫度變化（假設(shè)溶液比熱容為4.18J/(g·℃)，密度為1g/mL）。根據(jù)公式Q=cmΔT計(jì)算反應(yīng)放出的熱量，若生成1molBr?時(shí)放出的熱量為Q，則該反應(yīng)的焓變?chǔ)=______（用含Q的表達(dá)式表示）。問(wèn)題討論：①若電解飽和食鹽水時(shí)改用銅作陽(yáng)極，產(chǎn)物會(huì)發(fā)生什么變化？用化學(xué)方程式解釋。②海帶提碘過(guò)程中，若灼燒海帶時(shí)未完全灰化，對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果有何影響？探究主題二：化學(xué)反應(yīng)速率與化學(xué)平衡的綜合探究背景：工業(yè)合成氨反應(yīng)（N?+3H??2NH?ΔH<0）是人工固氮的重要途徑，其反應(yīng)速率和平衡移動(dòng)規(guī)律對(duì)提高氨的產(chǎn)率至關(guān)重要。某小組擬通過(guò)對(duì)比實(shí)驗(yàn)探究外界條件對(duì)該反應(yīng)的影響。任務(wù)1：不同條件下合成氨反應(yīng)的速率比較（1）實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)（小組分工：變量控制組、速率測(cè)定組）變量控制組設(shè)計(jì)三組對(duì)比實(shí)驗(yàn)，探究溫度（T?=300℃vsT?=500℃）、壓強(qiáng)（p?=1atmvsp?=10atm）、催化劑（有無(wú)Fe催化劑）對(duì)反應(yīng)速率的影響，填寫表1中的實(shí)驗(yàn)方案。實(shí)驗(yàn)編號(hào)溫度/℃壓強(qiáng)/atm催化劑其他條件①3001無(wú)相同N?、H?初始濃度②③速率測(cè)定組通過(guò)測(cè)定相同時(shí)間內(nèi)NH?的生成量（用排水法收集氣體并測(cè)量體積），比較反應(yīng)速率大小，寫出計(jì)算速率的表達(dá)式（v=Δn/Δt）。（2）數(shù)據(jù)處理與誤差分析實(shí)驗(yàn)測(cè)得300℃時(shí)，10分鐘內(nèi)生成NH?的體積為224mL（標(biāo)準(zhǔn)狀況），計(jì)算該條件下的平均反應(yīng)速率v(NH?)=______mol/(L·min)（假設(shè)反應(yīng)容器體積為1L）。若實(shí)驗(yàn)中未及時(shí)記錄反應(yīng)時(shí)間，導(dǎo)致數(shù)據(jù)偏大，會(huì)對(duì)速率計(jì)算結(jié)果產(chǎn)生什么影響？任務(wù)2：化學(xué)平衡移動(dòng)原理的驗(yàn)證（1）濃度對(duì)平衡的影響向盛有5mL0.1mol/LFeCl?溶液的試管中加入5mL0.1mol/LKSCN溶液，觀察溶液顏色變化。將混合液分為三份，分別進(jìn)行以下操作：①加入少量FeCl?固體；②加入少量KSCN固體；③加入NaOH溶液。記錄顏色變化并解釋原因（用平衡移動(dòng)原理說(shuō)明）。（2）溫度對(duì)平衡的影響小組合作設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證合成氨反應(yīng)的平衡移動(dòng)方向：在兩個(gè)密閉容器中分別充入等物質(zhì)的量的N?和H?，分別在300℃和500℃下達(dá)到平衡，測(cè)量NH?的體積分?jǐn)?shù)。預(yù)測(cè)哪個(gè)溫度下NH?的體積分?jǐn)?shù)更高，并說(shuō)明理由。拓展思考：①工業(yè)合成氨通常采用“高溫、高壓、催化劑”的條件，但合成氨反應(yīng)是放熱反應(yīng)，高溫為何能提高生產(chǎn)效率？②若要通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證壓強(qiáng)對(duì)合成氨平衡的影響，需控制哪些無(wú)關(guān)變量？探究主題三：水溶液中的離子平衡與沉淀溶解實(shí)驗(yàn)背景：水垢的主要成分是CaCO?和Mg(OH)?，家庭中常用食醋（主要成分為CH?COOH）去除水垢。某小組擬通過(guò)實(shí)驗(yàn)探究弱電解質(zhì)的電離平衡及沉淀溶解平衡的影響因素。任務(wù)1：醋酸電離平衡常數(shù)的測(cè)定（1）pH法測(cè)定醋酸濃度用移液管量取25.00mL0.1mol/LCH?COOH溶液，用pH計(jì)測(cè)得溶液pH=2.87，計(jì)算該溫度下CH?COOH的電離平衡常數(shù)K?（已知pH=-lgc(H?)，忽略水的電離）。（2）同離子效應(yīng)驗(yàn)證向上述醋酸溶液中加入少量CH?COONa固體，攪拌溶解后再次測(cè)定pH，比較pH變化并解釋原因（用電離平衡方程式表示）。任務(wù)2：沉淀溶解平衡的應(yīng)用（1）Mg(OH)?沉淀的生成與溶解向2mL0.1mol/LMgCl?溶液中滴加2滴0.1mol/LNaOH溶液，觀察沉淀生成。再向其中滴加濃NH?Cl溶液，記錄現(xiàn)象并寫出離子方程式。（2）沉淀轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)小組合作設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)證明AgCl、AgBr、AgI的溶解度依次減?。孩傧騈aCl溶液中滴加AgNO?溶液至沉淀完全；②過(guò)濾后向沉淀中加入NaBr溶液；③再次過(guò)濾后向沉淀中加入NaI溶液。記錄每次沉淀顏色的變化，并結(jié)合Ksp數(shù)據(jù)解釋現(xiàn)象（已知Ksp(AgCl)=1.8×10?1?，Ksp(AgBr)=5.4×10?13，Ksp(AgI)=8.5×10?1?）。問(wèn)題解決：某同學(xué)用食醋（0.1mol/LCH?COOH）去除水垢時(shí)，發(fā)現(xiàn)反應(yīng)初期速率較慢，推測(cè)可能的原因是什么？如何設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證猜想？合作要求與評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)小組分工：每組需明確資料收集、實(shí)驗(yàn)操作、數(shù)據(jù)處理、匯報(bào)展示等角色，每人至少參與2項(xiàng)任務(wù)。實(shí)驗(yàn)安全：涉及氯氣、強(qiáng)酸等試劑時(shí)，需在通風(fēng)櫥中操作，佩戴護(hù)目鏡和手套。成果展示：以PPT形式呈現(xiàn)實(shí)驗(yàn)方案、數(shù)據(jù)記錄、誤差分析及結(jié)論，要求圖表清晰、邏輯嚴(yán)謹(jǐn)。評(píng)價(jià)維度：方案設(shè)計(jì)合理性（30%）、實(shí)驗(yàn)操作規(guī)范性（25%）、數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性（25%）、團(tuán)隊(duì)協(xié)作與創(chuàng)新意識(shí)（20%）。（注：本試題涉及的實(shí)驗(yàn)裝置圖及詳細(xì)數(shù)據(jù)記錄表見(jiàn)附錄，可根據(jù)實(shí)際教學(xué)需求調(diào)整試劑用量和實(shí)驗(yàn)步驟。）附錄：圖1：電解飽和食鹽水裝置示意圖（燒杯、石墨電極、直流電源、導(dǎo)線）圖2：簡(jiǎn)易量熱計(jì)構(gòu)造圖（保溫杯、溫度計(jì)、攪拌器）表1：合成氨反應(yīng)速率實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄表（含溫度、壓強(qiáng)、時(shí)間、NH?體積等欄目）試題設(shè)計(jì)說(shuō)明：核心素養(yǎng)導(dǎo)向：通過(guò)真實(shí)情境（海水資源、工業(yè)合成氨）培養(yǎng)學(xué)生“宏觀辨識(shí)與微觀探析”“變化觀念與平衡思想”，實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)強(qiáng)化“證據(jù)推理與模型認(rèn)知”。合作探究性：任務(wù)分工涵蓋資料調(diào)研、實(shí)驗(yàn)操作、數(shù)據(jù)分析等環(huán)節(jié)