2025年高中化學(xué)競賽終極猜想卷（五）相對原子質(zhì)量：H1.008He4.003Li6.941Be9.012B10.81C12.01N14.01O16.00F19.00Ne20.18Na22.99Mg24.31Al26.98Si28.09P30.97S32.07Cl35.45K39.10Ca40.08Sc44.96Ti47.88V50.94Cr52.00Mn54.94Fe55.85Co58.93Ni58.69Cu63.55Zn65.39Ga69.72Ge72.61As74.92Se78.96Br79.90Kr83.80Rb85.47Sr87.62Y88.91Zr91.22Nb92.91Mo95.94Tc[98]Ru101.1Rh102.9Pd106.4Ag107.9Cd112.4In114.8Sn118.7Sb121.8Te127.6I126.9Xe131.3Cs132.9Ba137.3La-Lu鑭系Hf178.5Ta180.9W183.8Re186.2Os190.2Ir192.2Pt195.1Au197.0Hg200.6Tl204.4Pb207.2Bi209.0第1題（10分）化學(xué)基本原理綜合應(yīng)用氫能作為21世紀最具潛力的清潔能源，其高效儲存技術(shù)是實現(xiàn)"雙碳"目標的關(guān)鍵。金屬氫化物儲氫材料因具備可逆吸放氫特性而備受關(guān)注，典型代表如LaNi?的儲氫反應(yīng)：LaNi?+3H??LaNi?H?。1-1寫出該反應(yīng)的平衡常數(shù)表達式K=（用分壓表示，分壓單位為kPa）。若在某溫度下，體系中H?分壓為101.3kPa時反應(yīng)達到平衡，此時K的數(shù)值為。1-2LaNi?H?的晶體結(jié)構(gòu)中，La原子占據(jù)立方體頂點，Ni原子占據(jù)面心，H原子填充在四面體空隙中。已知該晶胞參數(shù)a=511pm，計算：（1）晶胞中含有的H原子數(shù)為________；（2）H原子的空間占有率為________（保留2位有效數(shù)字，四面體空隙體積公式：V=√2a3/12）。1-32024年《自然》雜志報道一種新型儲氫材料Li?BN?H?，其脫氫反應(yīng)為Li?BN?H?(s)→Li?BN?(s)+4H?(g)。已知該反應(yīng)的ΔH=+130kJ/mol，ΔS=+300J/(mol·K)，判斷在298K時該反應(yīng)________（填"能"或"不能"）自發(fā)進行，理由是________。第2題（12分）無機元素化學(xué)與結(jié)構(gòu)過渡金屬配合物在催化、醫(yī)藥等領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。2025年合成的新型Pd(Ⅱ)配合物[Pd(bpy)(L)]2?（bpy=2,2'-聯(lián)吡啶，L=新型手性配體）對烯烴不對稱環(huán)氧化反應(yīng)表現(xiàn)出優(yōu)異的催化活性。2-1Pd原子的價電子排布式為________，該配合物中Pd的配位數(shù)為________。2-2已知該配合物的磁矩為0μB，判斷Pd(Ⅱ)的雜化類型為________（填"sp3"或"dsp2"），配合物的空間構(gòu)型為________。2-3配體bpy與Pd2?形成配位鍵時，提供孤電子對的原子是________。畫出bpy的結(jié)構(gòu)簡式并標注配位原子________。2-4某藍色晶體的組成為[M(NH?)?(H?O)?]Cl?，其中M為過渡金屬離子。取0.1mol該晶體溶于水，加入足量AgNO?溶液生成28.7g白色沉淀。推斷：（1）M的元素符號為________；（2）該晶體的顏色成因是________。第3題（15分）有機合成與推斷青蒿素（Artemisinin）的全合成是有機化學(xué)史上的里程碑事件。2025年科學(xué)家在《美國化學(xué)會志》報道了一條新的合成路線片段（部分條件已省略）：graphLRA((C??H??O?))--①HBr/過氧化物-->B((C??H??BrO?))--②NaOCH?/CH?OH-->C((C??H??O?))--③OsO?/H?O?-->D((C??H??O?))--④HIO?-->E((C?H??O?))+F((C?H?O?))3-1化合物A的核磁共振氫譜顯示有4組峰，峰面積比為3:3:4:6，紅外光譜顯示含有酯基和碳碳雙鍵。寫出A的結(jié)構(gòu)簡式________。3-2反應(yīng)①的反應(yīng)類型為________，反應(yīng)②中NaOCH?的作用是________。3-3化合物D的系統(tǒng)命名是________，其分子中含有________個手性碳原子。3-4寫出反應(yīng)④的化學(xué)方程式________，該反應(yīng)的反應(yīng)機理屬于________（填"親電加成"或"氧化斷裂"）。3-5化合物E經(jīng)LiAlH?還原后得到的產(chǎn)物F能發(fā)生銀鏡反應(yīng)，寫出F的結(jié)構(gòu)簡式________，其發(fā)生銀鏡反應(yīng)的化學(xué)方程式為________。第4題（14分）化學(xué)熱力學(xué)與動力學(xué)汽車尾氣中的NO和CO是主要大氣污染物，催化轉(zhuǎn)化反應(yīng)為：2NO(g)+2CO(g)?N?(g)+2CO?(g)ΔH=-746.5kJ/mol。4-1計算298K時該反應(yīng)的ΔG=kJ/mol（已知298K時各物質(zhì)的S°：NO=210.8J/(mol·K)，CO=197.7J/(mol·K)，N?=191.6J/(mol·K)，CO?=213.7J/(mol·K)）。4-2某研究團隊測得在催化劑表面的反應(yīng)機理如下：Ⅰ.NO+*?NO*（快速平衡，K?）Ⅱ.CO+*?CO*（快速平衡，K?）Ⅲ.NO*+CO*→NCOO*+*（決速步，k?）Ⅳ.NCOO*→N*+CO?（快速反應(yīng)）Ⅴ.2N*→N?+2*（快速反應(yīng)）（*表示催化劑活性位點）推導(dǎo)該反應(yīng)的速率方程v=（用k、K?、K?及氣體分壓表示）。4-3在某溫度下，向2L密閉容器中充入0.4molNO和0.4molCO，達到平衡時N?的物質(zhì)的量分數(shù)為1/7。計算：（1）平衡常數(shù)Kc=L/mol；（2）NO的平衡轉(zhuǎn)化率為；（3）若壓縮容器體積至1L，再次平衡時CO?的濃度為________mol/L（填"增大"、"減小"或"不變"）。第5題（11分）電化學(xué)與分析化學(xué)新型可充電鋁-空氣電池因成本低、容量高被視為下一代儲能設(shè)備，其工作原理如圖所示：Al電極|堿性電解液|空氣電極（C催化劑）5-1寫出放電時的負極反應(yīng)式________，正極反應(yīng)式________。5-2用該電池電解200mL0.5mol/LCuSO?溶液，當電路中通過0.2mol電子時：（1）陰極增重________g；（2）若電解前溶液pH=3，電解后溶液的pH=________（忽略溶液體積變化）。5-3用0.1000mol/LNaOH標準溶液滴定20.00mL未知濃度的H?PO?溶液，滴定曲線如圖所示（有2個明顯滴定突躍）：pH|12|●|/|10|/||/|8|/||/|6|/||/|4●-------●----->V(NaOH)/mL2040（1）該H?PO?溶液的濃度為________mol/L；（2）第二個滴定突躍對應(yīng)的pH=9.7，此時溶液中主要存在的離子是________。第6題（10分）實驗化學(xué)與數(shù)據(jù)處理莫爾法測定生理鹽水中NaCl含量的實驗步驟如下：①準確移取25.00mL生理鹽水于錐形瓶中，加入5mL蒸餾水和1mL5%K?CrO?溶液；②用0.1025mol/LAgNO?標準溶液滴定至出現(xiàn)磚紅色沉淀，消耗AgNO?溶液22.38mL。6-1實驗中K?CrO?的作用是________，滴定終點的顏色變化為________。6-2計算該生理鹽水中NaCl的質(zhì)量濃度為________g/L（保留4位有效數(shù)字）。6-3若滴定前未用AgNO?標準溶液潤洗滴定管，會導(dǎo)致測定結(jié)果________（填"偏高"、"偏低"或"無影響"）。6-4已知Ksp(AgCl)=1.8×10?1?，Ksp(Ag?CrO?)=2.0×10?12。計算滴定終點時c(Cl?)=________mol/L（忽略指示劑濃度影響）。第7題（12分）結(jié)構(gòu)化學(xué)與晶體計算鈣鈦礦型氧化物L(fēng)aNiO?是固體氧化物燃料電池的重要陰極材料，其晶體結(jié)構(gòu)屬于立方晶系，晶胞參數(shù)a=384pm。7-1該晶胞中La原子的配位數(shù)為________，Ni原子的氧配位數(shù)為________。7-2已知La、Ni、O的原子半徑分別為187pm、69pm、140pm，計算該晶體的理論密度ρ=g/cm3（保留3位有效數(shù)字）。7-3用X射線衍射法測定該晶體結(jié)構(gòu)時，使用CuKα射線（λ=154pm），計算（200）晶面的衍射角θ=（sinθ=λ/(2d)，d=a/√(h2+k2+l2)）。7-4若將晶胞中1/4的Ni2?替換為Mn2?，形成的缺陷結(jié)構(gòu)屬于________（填"肖特基缺陷"或"弗倫克爾缺陷"），該材料的導(dǎo)電性將________（填"增強"或"減弱"）。第8題（10分）元素化學(xué)與工業(yè)流程以軟錳礦（主要成分為MnO?，含少量Fe?O?、Al?O?）為原料制備高純MnCO?的工藝流程如下：軟錳礦粉→①硫酸-草酸浸出→浸出液→②調(diào)節(jié)pH=5→過濾→濾液→③NH?HCO?沉淀→過濾→④洗滌干燥→MnCO?產(chǎn)品8-1寫出步驟①中MnO?與H?C?O?反應(yīng)的離子方程式________，該反應(yīng)中氧化劑與還原劑的物質(zhì)的量之比為________。8-2步驟②調(diào)節(jié)pH時最適宜的試劑是________（填序號）。A.NaOHB.NH?·H?OC.H?SO?D.Na?CO?8-3濾渣的主要成分是________，檢驗沉淀是否洗滌干凈的方法是________。8-4步驟③中反應(yīng)的溫度需控制在30℃，溫度過高會導(dǎo)致________，其原因是________。第9題（12分）有機反應(yīng)機理與立體化學(xué)手性化合物的不對稱合成是醫(yī)藥研發(fā)的核心技術(shù)。2025年報道的新型手性催化劑催化苯乙酮不對稱還原反應(yīng)機理如下：PhCOCH?+(R)-Cat→[Complex]→PhCH(OH)CH?+Cat9-1已知該反應(yīng)的對映體過量值（ee）=92%，產(chǎn)物中(R)-苯乙醇的質(zhì)量分數(shù)為________。9-2畫出[Complex]的結(jié)構(gòu)示意圖，標注關(guān)鍵配位鍵________。9-3若將苯乙酮替換為苯甲醛（PhCHO），產(chǎn)物的構(gòu)型是否具有手性？，理由是。9-4寫出該還原反應(yīng)的化學(xué)方程式________，若使用氘代還原劑D?O，預(yù)測產(chǎn)物中氘的分布位置________。第10題（8分）化學(xué)與生活2025年諾貝爾化學(xué)獎授予"可持續(xù)高分子材料的設(shè)計與合成"領(lǐng)域。聚乳酸（PLA）作為可降解塑料的代表，其合成路線如下：淀粉→水解→乳酸→縮聚→PLA10-1寫出乳酸的結(jié)構(gòu)簡式________，其分子中官能