2025年高中化學(xué)競(jìng)賽巔峰對(duì)決試題（二）第1題（14分）化學(xué)基本原理綜合應(yīng)用氫能作為清潔能源備受關(guān)注，某團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)的新型儲(chǔ)氫材料LaNi?H?的儲(chǔ)氫性能如下：儲(chǔ)氫反應(yīng)：LaNi?(s)+3H?(g)?LaNi?H?(s)ΔH=-31.8kJ/mol1-1298K時(shí)，該反應(yīng)的平衡常數(shù)Kp表達(dá)式為_(kāi)_________。若初始H?分壓為1.0atm，平衡時(shí)H?分壓為1.0×10??atm，計(jì)算Kp值并判斷反應(yīng)進(jìn)行的程度（寫出計(jì)算過(guò)程，結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）。1-2實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，溫度升高至353K時(shí)，儲(chǔ)氫量顯著下降。用熱力學(xué)原理解釋這一現(xiàn)象：__________。1-3為提高儲(chǔ)氫效率，需在體系中加入催化劑。已知該反應(yīng)的正反應(yīng)活化能Ea(正)=65.2kJ/mol，計(jì)算逆反應(yīng)活化能Ea(逆)=kJ/mol。1-4某同學(xué)用pH=1.0的HCl溶液溶解LaNi?H?樣品，產(chǎn)生H?和La3?、Ni2?。寫出該反應(yīng)的離子方程式：。若消耗25.00mL0.1000mol/LHCl溶液，計(jì)算生成H?的體積（標(biāo)準(zhǔn)狀況，保留三位有效數(shù)字）。第2題（16分）無(wú)機(jī)元素化學(xué)與晶體結(jié)構(gòu)砷化鎵（GaAs）是第三代半導(dǎo)體材料的核心，其晶體結(jié)構(gòu)與金剛石類似。2-1GaAs晶胞參數(shù)a=565pm，晶胞結(jié)構(gòu)如圖1所示（Ga原子位于頂點(diǎn)和面心）。（1）該晶體的空間點(diǎn)陣類型為_(kāi)_________，Ga的配位數(shù)是__________。（2）計(jì)算Ga原子與As原子的核間距d(Ga-As)=pm（保留整數(shù)）。（3）已知Ga和As的原子半徑分別為135pm和114pm，判斷該晶體中原子的堆積方式為（填“立方最密堆積”或“簡(jiǎn)單立方堆積”）。2-2GaAs與濃硝酸反應(yīng)生成Ga(NO?)?、H?AsO?和NO?。配平該反應(yīng)的化學(xué)方程式：□GaAs+□HNO?(濃)→□Ga(NO?)?+□H?AsO?+□NO?↑+□H?O2-3某含砷化合物的結(jié)構(gòu)如圖2所示，其中As原子采用sp3d2雜化。（1）該分子的化學(xué)式為_(kāi)_________，分子中As的氧化數(shù)為_(kāi)_________。（2）該分子是否具有極性？，理由是。第3題（18分）有機(jī)化學(xué)推斷與合成化合物A（C??H??O?）是一種天然香料，其合成路線如下：已知信息：①RCHO+R'CH?CHO$\xrightarrow[\Delta]{NaOH/\text{乙醇}}$RCH=CHCHO（R、R'為烴基）②（X=Cl或Br）3-1A的核磁共振氫譜顯示有6組峰，峰面積比為1:1:2:2:3:3。寫出A的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式：，并指出分子中手性碳原子的數(shù)目：。3-2寫出B→C的反應(yīng)類型：，C→D的反應(yīng)試劑和條件：。3-3設(shè)計(jì)以苯甲醛和乙醛為原料合成D的路線（用流程圖表示，無(wú)機(jī)試劑任選）：。3-4寫出E→F的化學(xué)方程式：，該反應(yīng)的反應(yīng)機(jī)理為_(kāi)_________（填“親電加成”或“親核取代”）。3-5A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能與FeCl?溶液發(fā)生顯色反應(yīng)；②能發(fā)生銀鏡反應(yīng)；③苯環(huán)上有三個(gè)取代基。第4題（12分）分析化學(xué)與配位化學(xué)用EDTA滴定法測(cè)定廢水中Cu2?含量，實(shí)驗(yàn)步驟如下：步驟1：取25.00mL水樣，加入10mLpH=10的NH?-NH?Cl緩沖溶液，滴加2滴鉻黑T指示劑，用0.01000mol/LEDTA標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定至終點(diǎn)，消耗V?=8.50mL。步驟2：另取25.00mL水樣，加入10mL10%Na?S?O?溶液和10mLpH=5.5的HAc-NaAc緩沖溶液，滴加2滴PAN指示劑，用0.01000mol/LEDTA標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定至終點(diǎn)，消耗V?=5.20mL。4-1步驟1中滴定的是__________（填離子符號(hào)），步驟2中S?O?2?的作用是__________（用離子方程式表示）。4-2計(jì)算水樣中Cu2?的濃度c(Cu2?)=mg/L（寫出計(jì)算過(guò)程，結(jié)果保留三位有效數(shù)字）。4-3已知CuY2?的lgKf=18.80，pH=5.5時(shí)lgαY(H)=5.51。計(jì)算該條件下CuY2?的條件穩(wěn)定常數(shù)lgKf'=，判斷滴定能否準(zhǔn)確進(jìn)行（填“能”或“否”）。第5題（14分）物理化學(xué)與電化學(xué)某新型鋰硫電池的正極材料為S?，負(fù)極材料為L(zhǎng)i，電解質(zhì)為L(zhǎng)iPF?-碳酸酯溶液，工作原理如下：正極：S?+16Li?+16e?=8Li?S（E°=2.15V）負(fù)極：Li-e?=Li?（E°=-3.04V）5-1寫出該電池的總反應(yīng)方程式：__________，計(jì)算電池的標(biāo)準(zhǔn)電動(dòng)勢(shì)E°=__________V。5-2298K時(shí)，該電池的標(biāo)準(zhǔn)吉布斯自由能變?chǔ)°=kJ/mol（保留三位有效數(shù)字），判斷反應(yīng)能否自發(fā)進(jìn)行（填“能”或“否”）。5-3充電時(shí)，若通過(guò)2.0A的電流1.5小時(shí)，計(jì)算理論上正極生成S?的質(zhì)量（法拉第常數(shù)F=96500C/mol，保留兩位有效數(shù)字）。5-4電池循環(huán)過(guò)程中，正極表面生成Li?S?和Li?S等中間產(chǎn)物，導(dǎo)致容量衰減。寫出Li?S?轉(zhuǎn)化為L(zhǎng)i?S的電極反應(yīng)式：。第6題（14分）綜合實(shí)驗(yàn)與計(jì)算某研究小組用重結(jié)晶法提純粗苯甲酸（含少量NaCl和泥沙），實(shí)驗(yàn)步驟如下：步驟1：稱取10.0g粗苯甲酸，加入80mL蒸餾水，加熱至沸騰，攪拌至完全溶解。步驟2：趁熱過(guò)濾，除去泥沙。步驟3：將濾液冷卻至室溫，析出白色晶體，過(guò)濾、洗滌、干燥，得純苯甲酸8.5g。6-1步驟1中選擇80mL水的依據(jù)是：20℃時(shí)苯甲酸溶解度為0.34g/100mL，100℃時(shí)為5.9g/100mL。計(jì)算理論上溶解10.0g苯甲酸所需的最少水量（100℃），并說(shuō)明實(shí)驗(yàn)中加水過(guò)量的原因：。6-2步驟3中洗滌晶體應(yīng)選用（填“冷水”或“熱水”），理由是__________。6-3計(jì)算該實(shí)驗(yàn)的產(chǎn)率：（保留兩位有效數(shù)字）。若產(chǎn)率偏低，可能的原因是（寫出一條即可）。6-4用紅外光譜法鑒定純苯甲酸，其特征吸收峰應(yīng)出現(xiàn)在__________cm?1（填官能團(tuán)對(duì)應(yīng)的波數(shù)范圍，至少寫出兩處）。第7題（18分）前沿化學(xué)與創(chuàng)新思維2025年科學(xué)家合成了一種新型含能材料N??AsF??，其結(jié)構(gòu)中N??為平面五元環(huán)。7-1N??的路易斯結(jié)構(gòu)式為_(kāi)_________（標(biāo)出形式電荷），分子中σ鍵與π鍵的數(shù)目比為_(kāi)_________。7-2判斷N??是否具有芳香性：，理由是。7-3N??AsF??的晶體屬于離子晶體，熔點(diǎn)為130℃，該晶體中主要的作用力為_(kāi)_________。7-4已知N??的生成反應(yīng)為：5HN?=N??+H?+7N?↑。若生成1molN??，計(jì)算轉(zhuǎn)移的電子數(shù)為_(kāi)_________mo