2025年高三化學(xué)高考開放性試題模擬一、化學(xué)與可持續(xù)發(fā)展隨著全球環(huán)境問題日益嚴峻，綠色化學(xué)成為化學(xué)學(xué)科發(fā)展的重要方向。綠色化學(xué)旨在通過化學(xué)原理和技術(shù)手段，從源頭上減少或消除化學(xué)過程對環(huán)境的污染，實現(xiàn)資源的高效利用和循環(huán)經(jīng)濟。以下圍繞綠色化學(xué)的核心概念和實際應(yīng)用展開討論。（一）原子經(jīng)濟性與反應(yīng)選擇性原子經(jīng)濟性是綠色化學(xué)的重要原則之一，指化學(xué)反應(yīng)中反應(yīng)物的原子轉(zhuǎn)化為產(chǎn)物的比例。理想的原子經(jīng)濟性反應(yīng)是反應(yīng)物中的原子全部轉(zhuǎn)化為目標產(chǎn)物，沒有副產(chǎn)物生成。例如，乙烯通過聚合反應(yīng)生成聚乙烯，原子利用率達到100%，是典型的原子經(jīng)濟性反應(yīng)。在有機合成中，提高反應(yīng)的選擇性可以減少副產(chǎn)物的生成，從而提高原子利用率。例如，在苯的硝化反應(yīng)中，通過選擇合適的催化劑和反應(yīng)條件，可以提高對硝基苯的選擇性，減少鄰硝基苯等副產(chǎn)物的生成。（二）綠色催化劑的設(shè)計與應(yīng)用催化劑在化學(xué)反應(yīng)中起著重要作用，綠色催化劑的設(shè)計和應(yīng)用是綠色化學(xué)的研究熱點之一。傳統(tǒng)的催化劑如濃硫酸、濃硝酸等具有強腐蝕性和毒性，對環(huán)境造成危害。開發(fā)環(huán)境友好的催化劑，如固體酸催化劑、酶催化劑等，可以減少對環(huán)境的污染。例如，用固體酸代替濃硫酸作為酯化反應(yīng)的催化劑，不僅可以提高反應(yīng)的選擇性和轉(zhuǎn)化率，還可以避免濃硫酸的腐蝕和廢酸的處理問題。酶催化劑具有高效性、專一性和溫和的反應(yīng)條件等優(yōu)點，在醫(yī)藥、食品等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。例如，利用脂肪酶催化油脂的水解反應(yīng)，可以制備生物柴油，具有環(huán)境友好、可再生等優(yōu)點。（三）可再生資源的化學(xué)轉(zhuǎn)化可再生資源如生物質(zhì)、二氧化碳等的化學(xué)轉(zhuǎn)化是實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的重要途徑。生物質(zhì)是地球上最豐富的可再生資源之一，通過化學(xué)方法可以將生物質(zhì)轉(zhuǎn)化為燃料、化學(xué)品和材料等。例如，將纖維素水解為葡萄糖，再通過發(fā)酵或催化轉(zhuǎn)化為乙醇、丁醇等生物燃料。二氧化碳是主要的溫室氣體，同時也是一種豐富的碳資源。通過化學(xué)方法將二氧化碳轉(zhuǎn)化為有用的化學(xué)品，如甲醇、甲酸等，可以實現(xiàn)碳的循環(huán)利用。例如，在催化劑的作用下，二氧化碳和氫氣可以反應(yīng)生成甲醇，該反應(yīng)不僅可以減少二氧化碳的排放，還可以制備重要的化工原料。二、化學(xué)實驗與探究能力化學(xué)是一門以實驗為基礎(chǔ)的學(xué)科，實驗與探究能力是化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的重要組成部分。以下通過具體的實驗案例，考查學(xué)生的實驗設(shè)計、操作、數(shù)據(jù)分析和問題解決能力。（一）物質(zhì)的制備與提純實驗題目：實驗室制備乙酸乙酯并提純實驗原理：乙酸和乙醇在濃硫酸的催化作用下發(fā)生酯化反應(yīng)，生成乙酸乙酯和水。反應(yīng)方程式如下：CH?COOH+C?H?OH?CH?COOC?H?+H?O實驗步驟：在圓底燒瓶中加入乙醇、乙酸和濃硫酸（體積比約為3:2:1），混合均勻后加入幾粒沸石。按圖連接好裝置，用小火加熱圓底燒瓶，使反應(yīng)混合物緩慢回流?；亓饕欢螘r間后，將反應(yīng)混合物冷卻至室溫，然后倒入分液漏斗中，加入飽和碳酸鈉溶液，振蕩后靜置分層。分液，取上層有機層，加入無水硫酸鈉干燥。將干燥后的有機層倒入蒸餾燒瓶中，進行蒸餾，收集77-78℃的餾分，得到乙酸乙酯產(chǎn)品。問題與討論：實驗中加入濃硫酸的作用是什么？如果沒有濃硫酸，反應(yīng)能否進行？為什么？飽和碳酸鈉溶液的作用是什么？能否用氫氧化鈉溶液代替飽和碳酸鈉溶液？為什么？實驗中如何提高乙酸乙酯的產(chǎn)率？請至少列舉兩種方法。蒸餾時，溫度計的水銀球應(yīng)位于什么位置？如果溫度計的位置過高或過低，對實驗結(jié)果有什么影響？（二）物質(zhì)的性質(zhì)探究實驗題目：探究鐵及其化合物的性質(zhì)實驗藥品：鐵粉、稀硫酸、稀硝酸、***化鐵溶液、化亞鐵溶液、氫氧化鈉溶液、硫化鉀溶液、酸性高錳酸鉀溶液等。實驗步驟：鐵與稀硫酸的反應(yīng)：取少量鐵粉于試管中，加入適量稀硫酸，觀察現(xiàn)象。反應(yīng)一段時間后，將溶液分成兩份，一份加入硫***化鉀溶液，觀察現(xiàn)象；另一份加入酸性高錳酸鉀溶液，觀察現(xiàn)象。鐵與稀硝酸的反應(yīng)：取少量鐵粉于試管中，加入適量稀硝酸，觀察現(xiàn)象。反應(yīng)一段時間后，將溶液分成兩份，一份加入硫***化鉀溶液，觀察現(xiàn)象；另一份加入酸性高錳酸鉀溶液，觀察現(xiàn)象。化亞鐵溶液與氫氧化鈉溶液的反應(yīng)：取少量化亞鐵溶液于試管中，加入適量氫氧化鈉溶液，觀察現(xiàn)象。將反應(yīng)后的混合物放置一段時間，觀察現(xiàn)象的變化?；F溶液與鐵粉的反應(yīng)：取少量化鐵溶液于試管中，加入適量鐵粉，振蕩，觀察現(xiàn)象。加入硫***化鉀溶液，觀察現(xiàn)象。問題與討論：實驗1中，鐵與稀硫酸反應(yīng)生成的是什么離子？加入硫***化鉀溶液和酸性高錳酸鉀溶液后，現(xiàn)象分別是什么？說明什么問題？實驗2中，鐵與稀硝酸反應(yīng)生成的是什么離子？加入硫***化鉀溶液和酸性高錳酸鉀溶液后，現(xiàn)象分別是什么？與實驗1相比，說明什么問題？實驗3中，***化亞鐵溶液與氫氧化鈉溶液反應(yīng)的現(xiàn)象是什么？放置一段時間后，現(xiàn)象如何變化？寫出相關(guān)的化學(xué)方程式。實驗4中，化鐵溶液與鐵粉反應(yīng)的現(xiàn)象是什么？加入硫化鉀溶液后，現(xiàn)象是什么？說明什么問題？寫出相關(guān)的化學(xué)方程式。三、化學(xué)與生活、技術(shù)、社會化學(xué)與生活、技術(shù)、社會密切相關(guān)，化學(xué)知識在解決實際問題中發(fā)揮著重要作用。以下從生活中的化學(xué)、材料化學(xué)、能源化學(xué)等方面展開討論。（一）生活中的化學(xué)題目：食品添加劑的合理使用食品添加劑是指為改善食品品質(zhì)和色、香、味，以及為防腐、保鮮和加工工藝的需要而加入食品中的人工合成或者天然物質(zhì)。食品添加劑的合理使用對于提高食品質(zhì)量、保障食品安全具有重要意義。然而，過量使用或濫用食品添加劑會對人體健康造成危害。問題與討論：常見的食品添加劑有哪些種類？請列舉至少三種，并分別說明其作用。如何正確看待食品添加劑的使用？在購買食品時，應(yīng)如何關(guān)注食品添加劑的信息？近年來，一些食品安全事件與食品添加劑的濫用有關(guān)，請舉例說明，并分析其原因和危害。作為消費者，應(yīng)如何提高自我保護意識，避免受到不合格食品的危害？（二）材料化學(xué)題目：新型材料的發(fā)展與應(yīng)用新型材料是指具有優(yōu)異性能或特殊功能的材料，如納米材料、高分子材料、超導(dǎo)材料等。新型材料的發(fā)展對于推動科技進步、改善人類生活具有重要意義。問題與討論：納米材料有哪些獨特的性質(zhì)？請舉例說明納米材料在醫(yī)藥、電子等領(lǐng)域的應(yīng)用。高分子材料根據(jù)其來源可分為天然高分子材料和合成高分子材料，請分別舉例說明，并比較它們的優(yōu)缺點。超導(dǎo)材料具有零電阻和完全抗磁性等特性，請說明超導(dǎo)材料的應(yīng)用前景，并分析其面臨的挑戰(zhàn)。隨著科技的發(fā)展，新型材料的研發(fā)越來越受到重視，你認為未來新型材料的發(fā)展方向是什么？（三）能源化學(xué)題目：新能源的開發(fā)與利用隨著全球能源需求的不斷增長和環(huán)境問題的日益嚴峻，新能源的開發(fā)與利用成為當今世界的研究熱點。新能源如太陽能、風能、水能、生物質(zhì)能等具有可再生、清潔等優(yōu)點，對于緩解能源危機和減少環(huán)境污染具有重要意義。問題與討論：太陽能的利用方式有哪些？請舉例說明太陽能在日常生活和工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用。風能是一種重要的新能源，風力發(fā)電的原理是什么？風力發(fā)電具有哪些優(yōu)點和缺點？生物質(zhì)能是一種可再生能源，如何將生物質(zhì)能轉(zhuǎn)化為電能或燃料？請舉例說明。新能源的開發(fā)與利用面臨哪些挑戰(zhàn)？你認為應(yīng)如何解決這些問題？四、化學(xué)計算與數(shù)據(jù)分析化學(xué)計算是化學(xué)學(xué)科的重要組成部分，通過化學(xué)計算可以加深對化學(xué)概念和原理的理解，提高分析和解決問題的能力。以下通過具體的計算案例，考查學(xué)生的化學(xué)計算能力和數(shù)據(jù)分析能力。（一）化學(xué)方程式的計算題目：將25g碳酸鈣與足量的稀鹽酸反應(yīng)，計算生成二氧化碳的體積（標準狀況下）。解題步驟：寫出化學(xué)反應(yīng)方程式：CaCO?+2HCl=CaCl?+CO?↑+H?O計算碳酸鈣的物質(zhì)的量：n(CaCO?)=m(CaCO?)/M(CaCO?)=25g/100g/mol=0.25mol根據(jù)化學(xué)方程式可知，n(CO?)=n(CaCO?)=0.25mol計算二氧化碳的體積：V(CO?)=n(CO?)×Vm=0.25mol×22.4L/mol=5.6L問題與討論：如果稀鹽酸的量不足，生成二氧化碳的體積會如何變化？為什么？如果碳酸鈣中含有雜質(zhì)，且雜質(zhì)不與稀鹽酸反應(yīng)，生成二氧化碳的體積會如何變化？為什么？在實際實驗中，生成二氧化碳的體積往往會小于理論值，可能的原因是什么？（二）化學(xué)平衡的計算題目：在一定溫度下，將2molSO?和1molO?通入一個容積為2L的密閉容器中，發(fā)生如下反應(yīng)：2SO?(g)+O?(g)?2SO?(g)。達到平衡時，測得容器中SO?的物質(zhì)的量為1.2mol。計算該溫度下反應(yīng)的平衡常數(shù)K。解題步驟：列出起始濃度、變化濃度和平衡濃度：|物質(zhì)|起始濃度(mol/L)|變化濃度(mol/L)|平衡濃度(mol/L)||----|----|----|----||SO?|1.0|-0.6|0.4||O?|0.5|-0.3|0.2||SO?|0|+0.6|0.6|計算平衡常數(shù)K：K=[SO?]2/([SO?]2×[O?])=(0.6)2/((0.4)2×0.2)=0.36/(0.16×0.2)=0.36/0.032=11.25問題與討論：該反應(yīng)的平衡常數(shù)K的單位是什么？如果升高溫度，平衡常數(shù)K會如何變化？為什么？如果增大容器的容積，平衡會如何移動？平衡常數(shù)K會如何變化？（三）溶液中的離子平衡計算題目：計算0.1mol/LCH?COOH溶液的pH值（已知CH?COOH的電離常數(shù)Ka=1.8×10??）。解題步驟：寫出CH?COOH的電離方程式：CH?COOH?CH?COO?+H?設(shè)電離出的H?濃度為x，則：Ka=[CH?COO?][H?]/[CH?COOH]=x2/(0.1-x)由于Ka很小，0.1-x≈0.1，所以：x2=Ka×0.1=1.8×10??×0.1=1.8×10??x=√(1.8×10??)≈1.34×10?3mol/LpH=-lg[H?]=-lg(1.34×10?3)≈2.87問題與討論：如果將0.1mol/LCH?COOH溶液稀釋10倍，溶液的pH值會如何變化？為什么？如果向0.1mol/LCH?COOH溶液中加入少量CH?COONa