2025年下學(xué)期高二化學(xué)化學(xué)游戲中的化學(xué)試題一、虛擬實(shí)驗(yàn)室闖關(guān)游戲：化學(xué)反應(yīng)原理綜合應(yīng)用在虛擬實(shí)驗(yàn)室闖關(guān)游戲中，學(xué)生將化身為一名化學(xué)研究員，進(jìn)入“物質(zhì)轉(zhuǎn)化工廠”場(chǎng)景，通過完成一系列實(shí)驗(yàn)任務(wù)解鎖不同生產(chǎn)車間。游戲共設(shè)置5個(gè)關(guān)卡，涵蓋化學(xué)反應(yīng)速率、化學(xué)平衡、電解質(zhì)溶液等核心知識(shí)點(diǎn)，每個(gè)關(guān)卡需通過實(shí)驗(yàn)操作、數(shù)據(jù)分析和原理解釋三個(gè)環(huán)節(jié)才能通關(guān)。第一關(guān)：合成氨車間的效率優(yōu)化游戲場(chǎng)景顯示一個(gè)模擬合成氨反應(yīng)（N?+3H??2NH?ΔH<0）的虛擬裝置，玩家需通過調(diào)節(jié)溫度、壓強(qiáng)和催化劑種類，使氨氣產(chǎn)率在15分鐘內(nèi)達(dá)到60%以上。試題設(shè)計(jì)：初始條件為200℃、1atm、無催化劑，此時(shí)反應(yīng)速率為v?，平衡時(shí)NH?體積分?jǐn)?shù)為15%。若僅將溫度升高至500℃，速率變?yōu)関?，平衡時(shí)體積分?jǐn)?shù)變?yōu)?%；僅將壓強(qiáng)增大至10atm，速率變?yōu)関?，體積分?jǐn)?shù)變?yōu)?5%。則v?、v?、v?的大小關(guān)系為______，解釋溫度升高導(dǎo)致平衡產(chǎn)率下降的原因是______。當(dāng)玩家選擇鐵觸媒并將溫度調(diào)至400℃、壓強(qiáng)20atm時(shí)，系統(tǒng)提示“反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)”。此時(shí)向體系中通入Ar氣保持總壓強(qiáng)不變，NH?的體積分?jǐn)?shù)將______（填“增大”“減小”或“不變”），原因是______。若要通過改變濃度進(jìn)一步提高產(chǎn)率，可行的操作是______，該操作對(duì)正反應(yīng)速率的影響是______（用“瞬時(shí)增大”“瞬時(shí)減小”或“逐漸變化”描述）。第二關(guān)：污水處理中的氧化還原反應(yīng)玩家需設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，用KMnO?溶液（H?介質(zhì)）處理含F(xiàn)e2?和Cl?的酸性廢水，游戲提供虛擬滴灌裝置和pH調(diào)節(jié)工具。試題設(shè)計(jì)：寫出MnO??與Fe2?反應(yīng)的離子方程式：，反應(yīng)中每轉(zhuǎn)移1mol電子，消耗KMnO?的物質(zhì)的量為。當(dāng)玩家將廢水pH調(diào)至1時(shí)，滴加KMnO?溶液后出現(xiàn)Cl?氣泡，解釋原因（用離子方程式表示）：。若要避免Cl?被氧化，應(yīng)將pH調(diào)節(jié)至（填“<1”“1~4”或“>4”），依據(jù)是______（已知φ°(MnO??/Mn2?)=1.51V，φ°(Cl?/Cl?)=1.36V，H?濃度降低會(huì)使MnO??氧化性減弱）。二、角色扮演游戲：食品檢測(cè)局的安全調(diào)查在“食品檢測(cè)局”角色扮演游戲中，學(xué)生分組扮演檢測(cè)員，對(duì)虛擬超市的5種食品進(jìn)行成分分析，需運(yùn)用有機(jī)化學(xué)和分析化學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問題。游戲設(shè)置“線索收集-實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證-結(jié)論報(bào)告”三階段任務(wù)，以下為“植物油酸敗度檢測(cè)”任務(wù)的試題設(shè)計(jì)：場(chǎng)景任務(wù)：某品牌食用油保質(zhì)期標(biāo)注為18個(gè)月，玩家需通過檢測(cè)酸價(jià)（中和1g油脂所需KOH的毫克數(shù)）判斷其是否變質(zhì)（酸價(jià)>5mg/g即為變質(zhì)）。游戲提供滴定裝置、0.05mol/LKOH標(biāo)準(zhǔn)溶液、酚酞指示劑和未知濃度的油脂樣品。試題設(shè)計(jì)：取樣2.00g油脂樣品，加入乙醇-乙醚混合溶劑溶解后，用KOH溶液滴定至終點(diǎn)，消耗標(biāo)準(zhǔn)液體積為1.80mL。計(jì)算該樣品酸價(jià)為______mg/g（保留兩位小數(shù)），結(jié)論是______（填“合格”或“變質(zhì)”）。游戲中出現(xiàn)“油脂酸敗產(chǎn)生的醛類物質(zhì)能與2,4-二硝基苯肼反應(yīng)生成黃色沉淀”的線索，該反應(yīng)屬于______（填反應(yīng)類型），若要鑒別飽和脂肪酸甘油酯和不飽和脂肪酸甘油酯，可選用的試劑是______。玩家在檢測(cè)過程中發(fā)現(xiàn)，若用NaOH代替KOH進(jìn)行滴定，會(huì)導(dǎo)致結(jié)果______（填“偏高”“偏低”或“無影響”），原因是______。拓展任務(wù)：飲料中的食品添加劑識(shí)別玩家使用虛擬紅外光譜儀分析某碳酸飲料，得到主要成分的紅外光譜圖（顯示3300cm?1寬峰、1700cm?1強(qiáng)峰和1050cm?1峰）。試題設(shè)計(jì)：根據(jù)光譜數(shù)據(jù)推測(cè)該成分可能是______（填序號(hào)：A.蔗糖B.檸檬酸C.乙醇D.苯甲酸鈉），判斷依據(jù)是______。若要定量檢測(cè)該添加劑的含量，可采用高效液相色譜法（HPLC），游戲提供標(biāo)準(zhǔn)品濃度與峰面積的對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)（如下表）：濃度（mg/L）5.0010.0015.0020.00峰面積（mV·s）125252378505若樣品峰面積為310mV·s，計(jì)算其濃度為______mg/L（保留一位小數(shù)），該方法的定量依據(jù)是______。三、策略類游戲：新能源基地的物質(zhì)轉(zhuǎn)化網(wǎng)絡(luò)“新能源基地”游戲要求玩家構(gòu)建一個(gè)包含太陽能電解水、燃料電池和CO?加氫反應(yīng)的能量循環(huán)系統(tǒng)，通過調(diào)整反應(yīng)條件實(shí)現(xiàn)“零碳排放”目標(biāo)，重點(diǎn)考查化學(xué)反應(yīng)與能量、電化學(xué)等知識(shí)。核心任務(wù)：氫能存儲(chǔ)與利用游戲中，電解水裝置（Pt電極）產(chǎn)生的H?需儲(chǔ)存于儲(chǔ)氫合金中，再通過氫氧燃料電池發(fā)電。玩家需監(jiān)控各裝置的電壓、電流和物質(zhì)轉(zhuǎn)化率。試題設(shè)計(jì)：電解水時(shí)，游戲提示“陽極產(chǎn)生1.12L氣體（標(biāo)準(zhǔn)狀況）”，此時(shí)陰極產(chǎn)生氣體的質(zhì)量為______g，轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為______mol。若將陽極電極材料換為Cu，則陽極反應(yīng)式變?yōu)開_____，此時(shí)溶液pH將______（填“增大”“減小”或“不變”）。氫氧燃料電池（堿性介質(zhì)）放電時(shí)，正極反應(yīng)式為______，當(dāng)電路中通過2mol電子時(shí)，理論上消耗H?的體積（標(biāo)準(zhǔn)狀況）為______L。若游戲中顯示電池效率為80%，則實(shí)際消耗H?的質(zhì)量比理論值______（填“大”或“小”），原因是______。進(jìn)階任務(wù)：CO?資源化利用玩家需選擇合適催化劑，將CO?與H?轉(zhuǎn)化為甲醇（CH?OH）或甲烷（CH?），反應(yīng)如下：Ⅰ.CO?(g)+3H?(g)?CH?OH(g)+H?O(g)ΔH=-49kJ/molⅡ.CO?(g)+4H?(g)?CH?(g)+2H?O(g)ΔH=-165kJ/mol試題設(shè)計(jì)：若目標(biāo)產(chǎn)物為甲醇，游戲建議選擇“催化劑A”并控制溫度250℃，解釋該條件的合理性：。當(dāng)溫度升高到400℃時(shí)，系統(tǒng)提示“反應(yīng)Ⅰ平衡逆向移動(dòng)”，此時(shí)混合氣體的平均摩爾質(zhì)量將（填“增大”“減小”或“不變”）。計(jì)算反應(yīng)CH?OH(g)+H?(g)?CH?(g)+H?O(g)的ΔH=kJ/mol，該反應(yīng)在（填“高溫”或“低溫”）下能自發(fā)進(jìn)行，依據(jù)是______。若游戲中H?供應(yīng)不足，應(yīng)優(yōu)先生產(chǎn)______（填“甲醇”或“甲烷”），理由是______（從原子利用率角度分析）。四、解謎類游戲：化學(xué)史博物館的密室逃脫“密室逃脫”游戲以化學(xué)史為背景，玩家需破解一系列與重要化學(xué)發(fā)現(xiàn)相關(guān)的謎題，解鎖博物館展廳。以下為“門捷列夫的元素密碼”展廳的謎題設(shè)計(jì)：謎題一：元素周期表的空位游戲場(chǎng)景顯示一張1869年版的元素周期表，其中Ga、Ge、Sc三個(gè)位置標(biāo)有問號(hào)，玩家需根據(jù)相鄰元素性質(zhì)推斷未知元素的性質(zhì)。試題設(shè)計(jì)：Ga位于Al下方，預(yù)測(cè)Ga的最高價(jià)氧化物對(duì)應(yīng)水化物的化學(xué)式為______，其酸性比Al(OH)?______（填“強(qiáng)”或“弱”），依據(jù)是______。Ge的相對(duì)原子質(zhì)量被門捷列夫預(yù)測(cè)為72，而當(dāng)時(shí)已知Si的相對(duì)原子質(zhì)量為28，Sn為118，解釋預(yù)測(cè)依據(jù)：。若Ge與Cl?反應(yīng)生成GeCl?，則該化合物的空間構(gòu)型為，中心原子的雜化方式是______。謎題二：放射性元素的發(fā)現(xiàn)玩家在居里夫人實(shí)驗(yàn)室場(chǎng)景中找到一張記錄未知放射性元素X的紙條：“X與Ba共沉淀，X的氯化物易溶于水，硫酸鹽難溶于水”，需在周期表中確定X的位置。試題設(shè)計(jì)：X應(yīng)位于周期表的______族，理由是______。寫出X的硫酸鹽的化學(xué)式：______。若X發(fā)生α衰變生成Rn（氡），寫出核反應(yīng)方程式：，該反應(yīng)的實(shí)質(zhì)是。五、多人在線協(xié)作游戲：綠色工廠的工藝流程優(yōu)化在多人協(xié)作游戲中，4名學(xué)生組成團(tuán)隊(duì)，分別負(fù)責(zé)“原料預(yù)處理”“反應(yīng)裝置設(shè)計(jì)”“產(chǎn)物分離”和“三廢處理”模塊，共同完成“合成乙酸乙酯”的工業(yè)化流程設(shè)計(jì)，游戲通過實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)看板顯示各模塊的能耗、產(chǎn)率和環(huán)保指標(biāo)。協(xié)作任務(wù)：降低酯化反應(yīng)的能耗團(tuán)隊(duì)需選擇催化劑（濃硫酸或固體酸）、確定反應(yīng)溫度（60℃/80℃/100℃）并設(shè)計(jì)分離方案（蒸餾/萃取），目標(biāo)是使乙酸轉(zhuǎn)化率>90%且能耗<500kJ/mol。試題設(shè)計(jì)（反應(yīng)裝置設(shè)計(jì)模塊）：若選擇濃硫酸作催化劑，游戲提示“反應(yīng)體系出現(xiàn)碳化現(xiàn)象”，原因是濃硫酸具有______性。改用固體酸催化劑后，該問題得到解決，說明催化劑的作用是______，不影響化學(xué)平衡的原因是______。團(tuán)隊(duì)選擇80℃時(shí)，乙酸轉(zhuǎn)化率為85%；升溫至100℃，轉(zhuǎn)化率升至92%，但能耗增加150kJ/mol。從反應(yīng)速率和平衡移動(dòng)角度分析溫度對(duì)轉(zhuǎn)化率的影響：。若要在80℃達(dá)到90%轉(zhuǎn)化率，可采取的措施是，依據(jù)是______。協(xié)作任務(wù)：廢水處理中的沉淀溶解平衡工廠廢水中含有Cu2?（0.01mol/L），團(tuán)隊(duì)需選擇NaOH或Na?S作為沉淀劑，使Cu2?濃度降至10??mol/L以下。試題設(shè)計(jì)（三廢處理模塊）：計(jì)算Cu(OH)?的Ksp=（已知當(dāng)c(Cu2?)=10??mol/L時(shí)，溶液pH=8）。若選用Na?S作沉淀劑，反應(yīng)的離子方程式為，所需S2?的最低濃度為______mol/L（已知Ksp(CuS)=6×10?3?）。從環(huán)保角度考慮，應(yīng)選擇______（填“NaOH”或“Na?S”），理由是____