2025年大學(xué)《數(shù)理基礎(chǔ)科學(xué)》專業(yè)題庫(kù)——化學(xué)實(shí)踐與探索考試時(shí)間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題（每小題2分，共20分。請(qǐng)將正確選項(xiàng)的字母填在括號(hào)內(nèi)）1.下列哪個(gè)物理量是描述氣體分子熱運(yùn)動(dòng)平均動(dòng)能的宏觀物理量？A.壓強(qiáng)B.溫度C.體積D.密度2.在一個(gè)絕熱容器中，將一塊高溫金屬塊與一塊低溫冰塊混合，最終系統(tǒng)達(dá)到熱平衡。下列說法正確的是？A.系統(tǒng)的總能量增加B.系統(tǒng)的總熵減少C.金屬塊放出的熱量等于冰塊吸收的熱量D.系統(tǒng)的總熵增加3.下列哪個(gè)分子構(gòu)型屬于sp3雜化？A.BeCl2B.BF3C.CH4D.NH34.對(duì)于一個(gè)放熱的化學(xué)反應(yīng)，在恒壓條件下，其焓變（ΔH）與吉布斯自由能變（ΔG）的關(guān)系是？A.ΔH>ΔGB.ΔH<ΔGC.ΔH=ΔGD.無法確定5.下列哪種物質(zhì)在常溫常壓下是固體，但具有氣體分子的范德華力？A.氦氣B.氧氣C.甲烷D.碘6.在一個(gè)電化學(xué)電池中，發(fā)生還原反應(yīng)的電極是？A.正極B.負(fù)極C.陽(yáng)極D.陰極7.下列哪個(gè)元素的第一電離能最低？A.NaB.MgC.AlD.Si8.下列哪個(gè)過程是自發(fā)進(jìn)行的？A.熱量從低溫物體傳到高溫物體B.水從高處流向低處C.鹽在水中的溶解D.氣體在真空中的自由膨脹9.下列哪種方法通常用于分離互溶的液體混合物？A.萃取B.重結(jié)晶C.蒸餾D.溶劑萃取10.下列哪個(gè)化合物屬于芳香族化合物？A.乙烷B.乙烯C.苯D.乙炔二、填空題（每空2分，共20分）1.氣體分子碰撞時(shí)，分子間存在______，但理想氣體分子間視為______。2.根據(jù)分子軌道理論，O2分子的鍵級(jí)為______，因此它表現(xiàn)出______磁性。3.在化學(xué)反應(yīng)中，反應(yīng)物轉(zhuǎn)化為產(chǎn)物所必須克服的最低能量障礙稱為______。4.電解質(zhì)在水溶液中或熔融狀態(tài)下能夠?qū)щ姷脑蚴莀_____。5.配位化合物[Co(NH3)6]Cl3中，Co的配位數(shù)是______，NH3是______配體。6.根據(jù)勒夏特列原理，當(dāng)改變影響化學(xué)平衡的一個(gè)條件時(shí)，化學(xué)平衡會(huì)向______的方向移動(dòng)，以______這種改變的影響。7.分子間存在______、______和______三種主要的范德華力。8.在有機(jī)化學(xué)中，官能團(tuán)決定分子的______和______。9.原子核內(nèi)質(zhì)子數(shù)相同而中子數(shù)不同的同一種元素的不同原子互稱為______。10.實(shí)驗(yàn)室制備氧氣常用的方法有______和______。三、簡(jiǎn)答題（每小題5分，共20分）1.簡(jiǎn)述波爾理論的主要內(nèi)容及其局限性。2.解釋什么是化學(xué)鍵，并簡(jiǎn)述共價(jià)鍵形成的兩種主要理論（雜化軌道理論除外）。3.簡(jiǎn)述影響化學(xué)反應(yīng)速率的主要因素。4.簡(jiǎn)述酸堿質(zhì)子理論的基本內(nèi)容，并舉例說明酸堿反應(yīng)。四、計(jì)算題（每小題10分，共20分）1.將2.00mol理想氣體從10.0L壓縮到2.00L，壓強(qiáng)增加了3.00atm。假設(shè)溫度保持不變，計(jì)算氣體原來的壓強(qiáng)是多少？（理想氣體常數(shù)R=0.0821L·atm·K?1·mol?1）2.在25°C時(shí)，0.100mol·L?1的弱酸HA的電離常數(shù)為Ka=1.0×10??。計(jì)算該溶液中H?的濃度和pH值。五、實(shí)驗(yàn)題（每小題10分，共20分）1.簡(jiǎn)述蒸餾法分離液體混合物的原理，并說明需要哪些基本的玻璃儀器。2.寫出用二氧化錳與濃鹽酸反應(yīng)制備氯氣的化學(xué)方程式，并簡(jiǎn)述該實(shí)驗(yàn)的操作步驟要點(diǎn)（包括安全注意事項(xiàng)）。六、綜合題（每小題15分，共30分）1.已知反應(yīng)2SO2(g)+O2(g)?2SO3(g)ΔH<0。請(qǐng)從熱力學(xué)和動(dòng)力學(xué)角度分析，為了提高SO2的轉(zhuǎn)化率，可以采取哪些措施？并簡(jiǎn)要說明原因。2.某學(xué)生設(shè)計(jì)了一個(gè)電解飽和食鹽水的實(shí)驗(yàn)，請(qǐng)簡(jiǎn)述該實(shí)驗(yàn)的裝置圖（文字描述即可），并寫出陽(yáng)極、陰極的電極反應(yīng)式以及總反應(yīng)方程式。該實(shí)驗(yàn)除了生成氯氣、氫氣和氫氧化鈉外，還有哪些實(shí)際應(yīng)用？---試卷答案一、選擇題1.B*解析思路：溫度是分子平均動(dòng)能的宏觀量度，壓強(qiáng)與分子數(shù)密度和平均動(dòng)能有關(guān)，體積是氣體占有的空間，密度是質(zhì)量和體積的比值。2.D*解析思路：絕熱系統(tǒng)與外界無熱量交換，根據(jù)熱力學(xué)第一定律，內(nèi)能變化等于系統(tǒng)做功。金屬塊放熱內(nèi)能減少，冰塊吸熱內(nèi)能增加，系統(tǒng)總內(nèi)能變化取決于兩者差值。達(dá)到熱平衡時(shí)，系統(tǒng)熵達(dá)到最大值，即總熵增加。根據(jù)熱力學(xué)第二定律，孤立系統(tǒng)（此處可視為絕熱系統(tǒng)達(dá)到平衡后）的總熵總是增加或不變，不變僅適用于可逆過程，一般不可逆過程熵增加。3.C*解析思路：CH4分子中C原子形成4個(gè)單鍵，價(jià)層電子對(duì)數(shù)為4，采用sp3雜化。BeCl2為sp雜化，BF3為sp2雜化，NH3為sp3雜化（但有一個(gè)孤對(duì)電子）。4.B*解析思路：對(duì)于放熱反應(yīng)，ΔH<0。根據(jù)吉布斯自由能公式ΔG=ΔH-TΔS，恒壓下ΔP=0，ΔS通常為正值（體系混亂度增加），因此ΔG=ΔH-TΔS<ΔH。5.D*解析思路：碘在常溫常壓下為固體，分子間存在范德華力（主要是色散力）。He是單原子氣體，無范德華力。O2、CH4在常溫常壓下為氣體。6.A*解析思路：在電化學(xué)電池中，電子流出的一極是負(fù)極，發(fā)生氧化反應(yīng)；電子流入的一極是正極，發(fā)生還原反應(yīng)。7.A*解析思路：同一周期元素，從左到右第一電離能逐漸增大；同一主族元素，從上到下第一電離能逐漸減小。Na位于第一周期第1族，其第一電離能最低。8.B*解析思路：熱量自發(fā)地從高溫物體傳到低溫物體需要外界做功。水從高處流向低處是重力勢(shì)能自發(fā)降低的過程。鹽溶解在水中是熵增加的自發(fā)過程。氣體自由膨脹是熵增加的自發(fā)過程，但在等溫條件下ΔG>0，非自發(fā)。9.C*解析思路：蒸餾是利用液體混合物中各組分沸點(diǎn)差異進(jìn)行分離的方法。萃取是利用物質(zhì)在兩種互不相溶溶劑中溶解度差異進(jìn)行分離。重結(jié)晶是利用物質(zhì)在不同溶劑中溶解度差異進(jìn)行提純。溶劑萃取也是利用溶解度差異。10.C*解析思路：乙烷、乙烯、乙炔均為脂肪族化合物。苯分子結(jié)構(gòu)中含有一個(gè)苯環(huán)，屬于芳香族化合物。二、填空題1.引力；零*解析思路：真實(shí)氣體分子間存在相互作用的引力和斥力。理想氣體模型假設(shè)分子間無作用力（引力和斥力均為零）。2.2；順磁性*解析思路：O2分子有2個(gè)未成對(duì)電子，根據(jù)分子軌道理論鍵級(jí)=（成對(duì)電子數(shù)+未成對(duì)電子數(shù)）/2=(8+2)/2=5。具有未成對(duì)電子的分子通常表現(xiàn)出順磁性。3.活化能*解析思路：活化能是化學(xué)反應(yīng)發(fā)生需要克服的能量勢(shì)壘。4.電解質(zhì)在水溶液中或熔融狀態(tài)下電離出自由移動(dòng)的離子*解析思路：能夠?qū)щ姷奈镔|(zhì)必須存在自由移動(dòng)的電荷載體，對(duì)于電解質(zhì)，這些載體是離子。5.6；配位*解析思路：[Co(NH3)6]Cl3中Co3+與6個(gè)NH3分子配位，配位數(shù)為6。NH3分子提供孤對(duì)電子接受Co3+的空軌道，屬于配位體。6.使平衡移動(dòng)；減弱*解析思路：勒夏特列原理指出，當(dāng)改變影響平衡的條件（濃度、壓強(qiáng)、溫度）時(shí)，平衡會(huì)向能夠減弱這種改變的方向移動(dòng)。7.色散力；誘導(dǎo)力；取向力*解析思路：分子間作用力按強(qiáng)度由弱到強(qiáng)可分為色散力（所有分子都有）、誘導(dǎo)力、取向力，其中色散力是主要的。8.物理性質(zhì)；化學(xué)性質(zhì)*解析思路：官能團(tuán)是決定有機(jī)化合物主要化學(xué)性質(zhì)的原子或原子團(tuán)，同時(shí)也對(duì)物理性質(zhì)（如沸點(diǎn)、溶解度）有重要影響。9.同位素*解析思路：同位素是指質(zhì)子數(shù)相同中子數(shù)不同的原子。10.分解過氧化氫；加熱高錳酸鉀*解析思路：實(shí)驗(yàn)室常用過氧化氫在催化劑（如MnO2）作用下分解或高錳酸鉀加熱分解來制備氧氣。三、簡(jiǎn)答題1.波爾理論主要內(nèi)容：電子在原子核周圍只能在特定能量級(jí)的軌道上運(yùn)動(dòng)，不輻射也不吸收能量；電子從較低能量級(jí)躍遷到較高能量級(jí)需要吸收能量，從較高能量級(jí)躍遷到較低能量級(jí)則輻射能量，輻射或吸收的能量等于兩能級(jí)之差；原子中的電子狀態(tài)由主量子數(shù)n描述。局限性：只能很好地解釋氫原子光譜，對(duì)多電子原子解釋能力有限；無法解釋化學(xué)鍵的本質(zhì)；引入了“量子化”假設(shè)，缺乏實(shí)驗(yàn)依據(jù)和經(jīng)典物理無法解釋。2.化學(xué)鍵是原子間形成的強(qiáng)烈的相互作用。共價(jià)鍵形成的兩種主要理論：①電子配對(duì)理論：認(rèn)為原子間通過共享電子對(duì)形成共價(jià)鍵，成鍵原子最外層達(dá)到8電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu)（或2電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu)）。②束縛理論（分子軌道理論）：認(rèn)為原子間軌道線性組合形成分子軌道，電子填充在分子軌道中形成化學(xué)鍵，成鍵軌道能量降低，反鍵軌道能量升高，電子優(yōu)先占據(jù)成鍵軌道使分子穩(wěn)定。3.影響化學(xué)反應(yīng)速率的主要因素：①內(nèi)因（物質(zhì)本身的性質(zhì)）：反應(yīng)物濃度、化學(xué)性質(zhì)（鍵能、結(jié)構(gòu)）、溫度、催化劑等。②外因（反應(yīng)條件）：濃度、壓強(qiáng)（對(duì)氣體反應(yīng)）、溫度、催化劑、光照、反應(yīng)物顆粒大小、溶劑等。4.酸堿質(zhì)子理論認(rèn)為：凡能給出質(zhì)子（H+）的物質(zhì)是酸，凡能接受質(zhì)子（H+）的物質(zhì)是堿。酸堿反應(yīng)實(shí)質(zhì)是質(zhì)子在酸堿之間傳遞的過程。例如，HCl（酸）+H2O（堿）?H3O+（酸）+Cl-（堿）。四、計(jì)算題1.解：根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程PV=nRT，初態(tài)P1V1=nRT，末態(tài)P2V2=nRT。因?yàn)閚、R、T不變，所以P1V1=P2V2。已知V1=10.0L，V2=2.00L，壓強(qiáng)變化ΔP=P2-P1=3.00atm。設(shè)初壓為P1，則P1*(10.0L)=(P1+3.00atm)*(2.00L)。解得P1*(10.0L)=P1*(2.00L)+6.00atm*L，P1*(8.00L)=6.00atm*L，P1=(6.00atm*L)/(8.00L)=0.75atm。答：氣體原來的壓強(qiáng)是0.75atm。2.解：HA為弱酸，設(shè)其電離度為α。初始濃度c=0.100mol/L。電離平衡時(shí)，[HA]≈0.100(1-α)≈0.100mol/L，[H+]≈0.100αmol/L，[A-]≈0.100αmol/L。根據(jù)Ka表達(dá)式Ka=[H+][A-]/[HA]=(0.100α)^2/0.100=0.100α^2。已知Ka=1.0×10??，所以0.100α^2=1.0×10??，α^2=1.0×10??，α=√(1.0×10??)=1.0×10?3.5=3.16×10??。[H+]=0.100α=0.100*3.16×10??=3.16×10??mol/L。pH=-log[H+]=-log(3.16×10??)≈4.5。答：H+的濃度為3.16×10??mol/L，pH值為4.5。五、實(shí)驗(yàn)題1.蒸餾法分離液體混合物的原理是利用混合物中各組分沸點(diǎn)的差異。通過加熱使沸點(diǎn)較低的組分首先氣化，然后通過冷凝管冷卻，將其冷凝成液體收集起來，從而達(dá)到與沸點(diǎn)較高的組分分離的目的。需要的基本玻璃儀器：圓底燒瓶、加熱裝置（如電熱套、酒精燈）、溫度計(jì)、蒸餾頭、直形冷凝管、尾接管、接收瓶。2.化學(xué)方程式：MnO2+4HCl(濃)加熱→MnCl2+Cl2↑+2H2O。實(shí)驗(yàn)操作步驟要點(diǎn)：①在錐形瓶中加入適量二氧化錳粉末，加入濃鹽酸，液固體積比約為1:1或稍大。②將錐形瓶置于石棉網(wǎng)上加熱（小火慢熱）。③將產(chǎn)生的氣體通過飽和食鹽水和濃硫酸依次洗氣（飽和食鹽水除去HCl，濃硫酸干燥）。④將干燥的氯氣通入淀粉碘化鉀試紙或濕潤(rùn)的KI淀粉試紙，試紙變藍(lán)。⑤實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，先停止加熱，待冷卻后丟棄廢液。安全注意事項(xiàng)：①濃鹽酸具有強(qiáng)腐蝕性，操作時(shí)需佩戴手套和護(hù)目鏡，在通風(fēng)櫥中進(jìn)行。②加熱時(shí)避免爆沸，可加入沸石。③氯氣有毒，尾氣必須處理。④防止高錳酸鉀粉末進(jìn)入導(dǎo)氣管堵塞管道。六、綜合題1.提高SO2轉(zhuǎn)化率的措施及原因：①降低溫度：該反應(yīng)是放熱反應(yīng)（ΔH<0），根據(jù)勒夏特列原理，降低溫度有利于平衡向放熱方向（正反應(yīng)方向）移動(dòng)，從而提高SO2轉(zhuǎn)化率。②增大壓強(qiáng)：該反應(yīng)反應(yīng)物氣體分子數(shù)（2+1=3）大于生成物氣體分子數(shù)（2），根據(jù)勒夏特列原理，增大壓強(qiáng)有利于平衡向氣體分子數(shù)減少的方向（正反應(yīng)方向）移動(dòng)，從而提高SO2轉(zhuǎn)化率。③增大O2濃度：根據(jù)勒夏特列原理，增加反應(yīng)物濃度有利于平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，從而提高SO2轉(zhuǎn)化率。④使用催化劑：催化劑能同等程度地提高正逆反應(yīng)速率，縮短達(dá)到平衡的時(shí)間，但不改變化學(xué)平衡的移動(dòng)方向，因此對(duì)SO2轉(zhuǎn)化率的最終平衡值沒有影響，但能提高生產(chǎn)效率。從動(dòng)力學(xué)角度看，升高溫度可以增大正逆反應(yīng)速率，使體系更快達(dá)到平衡，但高溫可能使平衡逆向移動(dòng)且不利于SO2轉(zhuǎn)化；增大壓強(qiáng)可以提高反應(yīng)物濃度，增大碰撞頻率和有效碰撞次數(shù)，加快反應(yīng)速率。2.電解飽和食鹽水的裝置圖（文字描述）：直流電源正極連接陽(yáng)極（通常是石墨或鈦陽(yáng)極），負(fù)極連接陰極（通常是鐵或不銹鋼陰極）。陽(yáng)極與陰極之間通過導(dǎo)線連接。陽(yáng)極與陰極之間通過