2025年下學(xué)期高二化學(xué)未來(lái)科技與化學(xué)試題一、納米材料與晶體結(jié)構(gòu)（一）納米晶體的特性與應(yīng)用納米晶體是晶體顆粒尺寸為納米量級(jí)的晶體，當(dāng)晶體顆粒小至納米級(jí)時(shí)，其熔點(diǎn)會(huì)顯著下降。這種特性源于納米顆粒具有較高的表面能量，導(dǎo)致超微粒子呈現(xiàn)出特有的熱性質(zhì)。例如，在半導(dǎo)體工業(yè)中，利用納米硅晶體的低熔點(diǎn)特性，可以在較低溫度下制備薄膜晶體管，降低能耗并提高生產(chǎn)效率。此外，納米晶體材料在催化劑領(lǐng)域也有廣泛應(yīng)用，如納米級(jí)二氧化鈦催化劑可大幅提高光解水制氫的效率，其原理是納米顆粒具有更大的比表面積，能夠提供更多的活性位點(diǎn)。（二）晶體類(lèi)型的判斷與性質(zhì)比較共價(jià)晶體：以氮化碳為例，其硬度僅次于金剛石，屬于共價(jià)晶體。氮化碳晶體中，氮原子和碳原子通過(guò)極性共價(jià)鍵結(jié)合，熔化時(shí)需要克服較強(qiáng)的共價(jià)鍵，因此具有高熔點(diǎn)和高硬度的特點(diǎn)，可用于制作耐磨涂層。離子晶體：離子液體作為一種新型溶劑，其陰陽(yáng)離子間的作用力為離子鍵，強(qiáng)于傳統(tǒng)有機(jī)溶劑分子間的范德華力，因此離子液體具有難揮發(fā)、熱穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn)，在綠色化學(xué)合成中展現(xiàn)出巨大潛力。分子晶體：如干冰（二氧化碳），其晶體結(jié)構(gòu)中分子間通過(guò)范德華力結(jié)合，熔點(diǎn)較低，在常溫下易升華，可用于人工降雨等領(lǐng)域。例題：下列關(guān)于晶體材料的說(shuō)法正確的是（）A.石英玻璃屬于晶體，可用于制作激光陀螺儀B.氮化碳晶體中存在非極性鍵，硬度大C.離子液體的揮發(fā)性與其陰陽(yáng)離子間的作用力強(qiáng)弱無(wú)關(guān)D.納米晶體的熔點(diǎn)低于普通晶體，是由于表面能增大導(dǎo)致的答案：D解析：石英玻璃是混合物，不屬于晶體，A錯(cuò)誤；氮化碳晶體中氮原子和碳原子之間形成極性共價(jià)鍵，B錯(cuò)誤；離子液體難揮發(fā)是因?yàn)殛庩?yáng)離子間的離子鍵強(qiáng)于范德華力，C錯(cuò)誤；納米晶體顆粒小，表面能增大，導(dǎo)致熔點(diǎn)下降，D正確。二、有機(jī)化學(xué)與高分子材料（一）高分子化合物的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)聚丙烯：其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為，由丙烯通過(guò)加聚反應(yīng)制得。聚丙烯具有良好的機(jī)械性能和耐熱性，常用于制作塑料餐具、汽車(chē)零部件等。導(dǎo)電高分子材料：以聚乙炔為例，其結(jié)構(gòu)中存在共軛雙鍵，通過(guò)摻雜碘等物質(zhì)可顯著提高導(dǎo)電性。聚乙炔的合成反應(yīng)方程式為：nCH≡CH→。這種導(dǎo)電高分子材料在柔性電子器件、可穿戴設(shè)備等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。（二）有機(jī)反應(yīng)機(jī)理與應(yīng)用加成反應(yīng)：丙烯與溴的加成反應(yīng)遵循馬氏規(guī)則，產(chǎn)物為1,2-二溴丙烷，反應(yīng)方程式為：CH?=CHCH?+Br?→CH?BrCHBrCH?。該反應(yīng)在有機(jī)合成中常用于制備鄰二鹵代物。取代反應(yīng)：苯與液溴在FeBr?催化下發(fā)生取代反應(yīng)生成溴苯，反應(yīng)方程式為：+Br?+HBr。此反應(yīng)是芳香族化合物制備鹵代芳烴的重要方法。例題：下列關(guān)于有機(jī)化合物的說(shuō)法正確的是（）A.聚丙烯的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為B.3,3-二甲基戊烷的鍵線式為C.乙炔通過(guò)加聚反應(yīng)可制得聚乙烯D.苯與液溴反應(yīng)生成溴苯的反應(yīng)類(lèi)型為加成反應(yīng)答案：B解析：聚丙烯的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式應(yīng)為，A錯(cuò)誤；乙炔加聚生成聚乙炔，C錯(cuò)誤；苯與液溴的反應(yīng)為取代反應(yīng)，D錯(cuò)誤；3,3-二甲基戊烷的鍵線式正確，B正確。三、化學(xué)反應(yīng)原理與能源技術(shù)（一）化學(xué)平衡與工業(yè)應(yīng)用合成氨工業(yè)中，反應(yīng)N?(g)+3H?(g)?2NH?(g)ΔH<0。根據(jù)勒夏特列原理，降低溫度有利于平衡正向移動(dòng)，但實(shí)際生產(chǎn)中采用高溫條件，主要是為了提高化學(xué)反應(yīng)速率，縮短達(dá)到平衡的時(shí)間。同時(shí)，采用高壓條件可以增大反應(yīng)物濃度，提高氨的產(chǎn)率。此外，鐵觸媒作為催化劑，能夠降低反應(yīng)的活化能，加快反應(yīng)速率，但不影響化學(xué)平衡。（二）電化學(xué)與新能源鋰離子電池：其工作原理基于鋰離子在正負(fù)極材料之間的嵌入與脫嵌。例如，正極材料采用LiCoO?，負(fù)極材料為石墨，電解質(zhì)為鋰鹽有機(jī)溶液。充電時(shí)，Li?從正極脫嵌，通過(guò)電解質(zhì)嵌入負(fù)極；放電時(shí)則相反。鋰離子電池具有高能量密度、長(zhǎng)循環(huán)壽命等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于智能手機(jī)、電動(dòng)汽車(chē)等領(lǐng)域。氫氧燃料電池：以氫氣為燃料，氧氣為氧化劑，通過(guò)電化學(xué)反應(yīng)將化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能。其總反應(yīng)方程式為：2H?+O?=2H?O。該電池具有高效、環(huán)保等特點(diǎn)，是未來(lái)清潔能源的重要發(fā)展方向之一。例題：在一定溫度下，向密閉容器中充入N?和H?發(fā)生合成氨反應(yīng)，下列說(shuō)法正確的是（）A.增大壓強(qiáng)，正反應(yīng)速率增大，逆反應(yīng)速率減小B.升高溫度，平衡常數(shù)K增大C.達(dá)到平衡時(shí)，N?和H?的轉(zhuǎn)化率相等D.使用催化劑，能提高單位時(shí)間內(nèi)NH?的產(chǎn)量答案：D解析：增大壓強(qiáng)，正逆反應(yīng)速率均增大，A錯(cuò)誤；該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，升高溫度平衡逆向移動(dòng)，平衡常數(shù)K減小，B錯(cuò)誤；N?和H?的起始濃度未知，轉(zhuǎn)化率不一定相等，C錯(cuò)誤；催化劑能加快反應(yīng)速率，提高單位時(shí)間內(nèi)NH?的產(chǎn)量，D正確。四、化學(xué)實(shí)驗(yàn)與科學(xué)探究（一）實(shí)驗(yàn)儀器的選擇與操作蒸餾法分離乙醇和水：需要用到的儀器有蒸餾燒瓶、溫度計(jì)、冷凝管、錐形瓶等。溫度計(jì)水銀球應(yīng)位于蒸餾燒瓶支管口處，以測(cè)量蒸汽的溫度。冷凝管中冷卻水應(yīng)從下口進(jìn)、上口出，確保冷凝效果。重結(jié)晶法提純苯甲酸：實(shí)驗(yàn)步驟包括加熱溶解、趁熱過(guò)濾、冷卻結(jié)晶。需要用到的儀器有燒杯、漏斗、玻璃棒、酒精燈等。趁熱過(guò)濾的目的是防止苯甲酸在過(guò)濾過(guò)程中結(jié)晶析出，影響提純效果。（二）實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)與評(píng)價(jià)某研究小組欲探究溫度對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率的影響，設(shè)計(jì)如下實(shí)驗(yàn)：在兩支試管中分別加入等體積、等濃度的H?O?溶液，一支試管置于熱水中，另一支置于冷水中，觀察產(chǎn)生氣泡的速率。該實(shí)驗(yàn)的自變量是溫度，因變量是反應(yīng)速率，控制的無(wú)關(guān)變量有H?O?溶液的濃度、體積等。通過(guò)實(shí)驗(yàn)可得出結(jié)論：升高溫度，化學(xué)反應(yīng)速率加快。例題：下列實(shí)驗(yàn)操作能達(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)康牡氖牵ǎ〢.用排水法收集Cl?B.用pH試紙測(cè)定溶液的pH=5.2C.用分液漏斗分離苯和水的混合物D.用托盤(pán)天平稱(chēng)量2.85gNaCl固體答案：C解析：Cl?能溶于水，應(yīng)用排飽和食鹽水法收集，A錯(cuò)誤；pH試紙測(cè)得的pH為整數(shù)，B錯(cuò)誤；苯和水不互溶，可用分液漏斗分離，C正確；托盤(pán)天平的精確度為0.1g，D錯(cuò)誤。五、元素化合物與材料科學(xué)（一）金屬材料與合金鈦合金是航空航天領(lǐng)域的重要材料，具有強(qiáng)度高、耐腐蝕性好等優(yōu)點(diǎn)。例如，航母上的鈦合金鉚釘，利用了鈦合金的高強(qiáng)度和良好的焊接性能。鈦合金的耐腐蝕性源于其表面形成的一層致密的氧化膜，能夠阻止內(nèi)部金屬進(jìn)一步被氧化。（二）無(wú)機(jī)非金屬材料二氧化硅：石英玻璃的主要成分是二氧化硅，雖然其外觀與晶體相似，但屬于非晶體。二氧化硅具有高熔點(diǎn)、硬度大等特點(diǎn)，可用于制作耐高溫儀器、光導(dǎo)纖維等。硅酸鹽材料：陶瓷是傳統(tǒng)的硅酸鹽材料，其主要成分是硅酸鹽。通過(guò)調(diào)整原料的組成和燒制工藝，可以制備出具有不同性能的陶瓷材料，如高溫結(jié)構(gòu)陶瓷、生物陶瓷等。例題：下列關(guān)于材料的說(shuō)法錯(cuò)誤的是（）A.鈦合金屬于金屬材料，可用于制造飛機(jī)零部件B.光導(dǎo)纖維的主要成分是二氧化硅，具有良好的導(dǎo)光性C.陶瓷屬于新型無(wú)機(jī)非金屬材料，具有耐高溫、耐腐蝕等優(yōu)點(diǎn)D.青銅是我國(guó)使用最早的合金，其主要成分是銅和錫答案：C解析：陶瓷屬于傳統(tǒng)無(wú)機(jī)非金屬材料，C錯(cuò)誤；其他選項(xiàng)說(shuō)法均正確