2025年下學(xué)期高二化學(xué)物聯(lián)網(wǎng)與化學(xué)試題一、選擇題（每題3分，共30分）工業(yè)合成氨反應(yīng)中，物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)通過部署在反應(yīng)釜內(nèi)的壓力傳感器實(shí)時(shí)監(jiān)測體系壓強(qiáng)變化。已知合成氨反應(yīng)為N?(g)+3H?(g)?2NH?(g)ΔH<0，下列哪種情況會(huì)導(dǎo)致傳感器顯示壓強(qiáng)突然下降？A.升高溫度B.通入惰性氣體Ar（恒容條件）C.移出部分NH?D.加入催化劑某化工廠利用pH傳感器網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控氯堿工業(yè)電解槽的電解液pH變化。電解飽和食鹽水時(shí)，理論上陰極區(qū)傳感器監(jiān)測到的pH變化趨勢是？A.逐漸增大至13左右穩(wěn)定B.逐漸減小至1左右穩(wěn)定C.先增大后減小D.保持中性不變?cè)谥悄軠厥业腃O?濃度調(diào)控系統(tǒng)中，紅外傳感器監(jiān)測到CO?濃度低于閾值時(shí)，自動(dòng)啟動(dòng)CO?發(fā)生器。若發(fā)生器使用大理石與稀鹽酸反應(yīng)，為加快反應(yīng)速率且不引入雜質(zhì)氣體，可采取的措施是？A.改用濃鹽酸B.降低反應(yīng)溫度C.將大理石粉碎D.加入蒸餾水稀釋鋰電池生產(chǎn)車間通過物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)對(duì)電極材料LiCoO?的制備過程進(jìn)行監(jiān)控。其中一步反應(yīng)為Co(OH)?+LiOH+O?→LiCoO?+H?O（未配平），下列說法正確的是？A.該反應(yīng)中Co元素被還原B.每生成1molLiCoO?轉(zhuǎn)移1mol電子C.O?在反應(yīng)中作還原劑D.配平后LiOH的化學(xué)計(jì)量數(shù)為2某城市水質(zhì)監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)使用溶解氧傳感器（DO）實(shí)時(shí)監(jiān)測水體富營養(yǎng)化程度。下列哪種情況會(huì)導(dǎo)致DO值顯著下降？A.大量藻類繁殖后死亡分解B.氣溫降低C.水體pH升高D.加入適量生石灰智能電網(wǎng)中的燃料電池發(fā)電站利用H?和O?反應(yīng)供電，其能量轉(zhuǎn)化形式為？A.化學(xué)能→電能→熱能B.熱能→化學(xué)能→電能C.化學(xué)能→電能D.電能→化學(xué)能某有機(jī)化工廠通過氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用傳感器（GC-MS）檢測反應(yīng)產(chǎn)物。若分離乙酸乙酯與乙醇的混合物，GC-MS的色譜柱應(yīng)選擇哪種固定相？A.極性固定相（如聚乙二醇）B.非極性固定相（如聚苯乙烯）C.中性固定相（如硅膠）D.離子交換樹脂在金屬腐蝕監(jiān)測系統(tǒng)中，碳鋼管道的腐蝕速率可通過電阻傳感器測量其電阻變化。下列環(huán)境中傳感器顯示電阻增大最快的是？A.干燥的沙漠環(huán)境B.浸泡在海水中C.埋于地下且土壤呈堿性D.置于充滿氮?dú)獾拿荛]容器某化肥廠利用氨氣傳感器監(jiān)控合成氨車間的泄漏情況。氨氣傳感器的核心原理是NH?與敏感材料發(fā)生反應(yīng)：4NH?+5O?→4NO+6H?O，該反應(yīng)屬于？A.置換反應(yīng)B.復(fù)分解反應(yīng)C.氧化還原反應(yīng)D.加成反應(yīng)智能垃圾分類系統(tǒng)通過近紅外光譜傳感器識(shí)別塑料瓶材質(zhì)。PET（聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯）塑料的特征官能團(tuán)是？A.羥基（-OH）B.酯基（-COO-）C.羧基（-COOH）D.氨基（-NH?）二、填空題（每空2分，共40分）某煉油廠的智能控制系統(tǒng)通過溫度傳感器監(jiān)測催化裂化反應(yīng)的最佳溫度。已知反應(yīng)C??H??→C?H??+C?H??ΔH>0，升高溫度時(shí)正反應(yīng)速率______（填“增大”“減小”或“不變”），平衡常數(shù)K______（填“增大”“減小”或“不變”）。鉛酸蓄電池的物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測系統(tǒng)通過電壓傳感器判斷電池狀態(tài)。其放電時(shí)總反應(yīng)為Pb+PbO?+2H?SO?=2PbSO?+2H?O，正極的電極反應(yīng)式為______，傳感器顯示電壓低于1.8V時(shí)需充電，充電時(shí)PbSO?在______極（填“陰”或“陽”）生成PbO?。食品保鮮庫的乙烯傳感器可檢測果蔬釋放的乙烯（C?H?）濃度。乙烯被O?氧化的化學(xué)方程式為______，該反應(yīng)可通過______（填“升高溫度”或“降低溫度”）加快反應(yīng)速率，延長食品保質(zhì)期。半導(dǎo)體工廠的氣體檢測系統(tǒng)使用PID傳感器（光離子化檢測器）監(jiān)測有機(jī)廢氣。若檢測到甲苯（C?H?）濃度超標(biāo)，可采用活性炭吸附處理，該過程屬于______（填“物理變化”或“化學(xué)變化”）。若改用催化燃燒法，甲苯完全燃燒的化學(xué)方程式為______。智能農(nóng)業(yè)中，土壤墑情傳感器通過測定土壤電導(dǎo)率反映含水量。某鹽堿地土壤溶液中含有Na?、Cl?、CO?2?等離子，其中CO?2?的水解離子方程式為______，若加入______（填“CaCl?”或“KNO?”）可降低土壤堿性。某環(huán)保監(jiān)測站的COD（化學(xué)需氧量）傳感器利用K?Cr?O?氧化水樣中的有機(jī)物。酸性條件下Cr?O?2?被還原為Cr3?，該反應(yīng)中Cr元素的化合價(jià)變化為______，1molK?Cr?O?完全反應(yīng)轉(zhuǎn)移______mol電子。鋰離子電池的智能管理系統(tǒng)通過電流傳感器記錄充放電過程。若電池以2A電流放電30分鐘，理論上轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為______mol（已知1mol電子的電荷量為96500C，計(jì)算結(jié)果保留兩位小數(shù)）。金屬表面處理車間的pH傳感器監(jiān)測電鍍液pH。若電鍍銅時(shí)使用CuSO?溶液，為維持pH穩(wěn)定，需加入______（填“CuO”或“NaCl”）調(diào)節(jié)，防止H?濃度過高導(dǎo)致______（填“Cu2?”或“H?”）在陰極放電。三、實(shí)驗(yàn)題（共30分）某實(shí)驗(yàn)小組設(shè)計(jì)“物聯(lián)網(wǎng)+化學(xué)實(shí)驗(yàn)”系統(tǒng)，探究影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素。實(shí)驗(yàn)裝置如圖（夾持裝置略），包括溫度傳感器、壓強(qiáng)傳感器、數(shù)據(jù)采集終端和計(jì)算機(jī)。（1）實(shí)驗(yàn)?zāi)康模禾骄縃?O?分解反應(yīng)中催化劑種類對(duì)反應(yīng)速率的影響。（2）實(shí)驗(yàn)藥品：5%H?O?溶液、MnO?粉末、FeCl?溶液、蒸餾水。（3）實(shí)驗(yàn)步驟：①連接裝置，檢查氣密性。②向三頸燒瓶中加入50mL5%H?O?溶液，插入溫度傳感器和壓強(qiáng)傳感器。③分別加入0.1gMnO?和5mL0.1mol/LFeCl?溶液，啟動(dòng)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，記錄3分鐘內(nèi)壓強(qiáng)變化曲線（如圖1）?；卮鹣铝袉栴}：（1）寫出H?O?分解的化學(xué)方程式：。（4分）（2）根據(jù)圖1曲線，哪種催化劑的催化效果更好？判斷依據(jù)是。（4分）（3）實(shí)驗(yàn)中溫度傳感器顯示反應(yīng)過程中溫度略有升高，說明該反應(yīng)______（填“放熱”或“吸熱”）。（2分）（4）若用該系統(tǒng)探究濃度對(duì)反應(yīng)速率的影響，需改變的實(shí)驗(yàn)條件是______，保持______（至少寫2項(xiàng)）不變。（6分）（5）某同學(xué)發(fā)現(xiàn)傳感器數(shù)據(jù)波動(dòng)較大，可能的原因是______（寫1點(diǎn)即可）。（4分）工業(yè)廢水中重金屬離子（如Pb2?）的物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測系統(tǒng)采用電化學(xué)傳感器。原理如圖2，工作時(shí)Pb2?在電極A上發(fā)生還原反應(yīng)生成Pb單質(zhì)，傳感器通過電流大小反映Pb2?濃度。（1）電極A為______（填“陽極”或“陰極”），其電極反應(yīng)式為______。（6分）（2）若廢水中同時(shí)含有Cu2?，會(huì)干擾Pb2?的檢測，原因是______。（4分）四、計(jì)算題（共20分）某化工廠的智能換熱系統(tǒng)通過流量傳感器控制冷卻水流量。已知反應(yīng)釜中發(fā)生放熱反應(yīng)，每生成1mol產(chǎn)品放出45kJ熱量，現(xiàn)需將200L反應(yīng)液從80℃冷卻至40℃（忽略熱量損失）。（1）計(jì)算反應(yīng)液吸收的熱量Q（已知反應(yīng)液的密度為1.0g/mL，比熱容c=4.2J/(g·℃)）。（8分）（2）若冷卻水初始溫度為20℃，流量傳感器應(yīng)控制每分鐘通入多少升冷卻水（假設(shè)冷卻水最終溫度為35℃，水的密度為1.0g/mL）？（12分）五、綜合題（共30分）“智慧環(huán)?！表?xiàng)目中，某城市建立了大氣污染預(yù)警系統(tǒng)，集成了PM2.5傳感器、NO?傳感器和O?傳感器，數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳輸至云平臺(tái)。（1）光化學(xué)煙霧形成機(jī)理：NO?在紫外線照射下分解為NO和O·（O·與O?結(jié)合生成O?），寫出NO?光解的化學(xué)方程式：。（4分）（2）傳感器工作原理：O?傳感器利用O?的強(qiáng)氧化性氧化KI，生成I?，再通過電流信號(hào)測定I?濃度。該反應(yīng)的離子方程式為。（6分）（3）數(shù)據(jù)分析與處理：云平臺(tái)顯示某日14:00時(shí)O?濃度突然升高，結(jié)合表中數(shù)據(jù)，推測可能的原因是______（填字母）。（4分）|時(shí)間|溫度/℃|相對(duì)濕度/%|光照強(qiáng)度/klx||--------|--------|------------|--------------||12:00|25|60|50||14:00|32|40|85|A.溫度升高B.濕度增大C.光照增強(qiáng)（4）治理措施：為降低機(jī)動(dòng)車尾氣中的NOx排放，可安裝催化轉(zhuǎn)化器，發(fā)生反應(yīng)2NO+2CO=N?+2CO?。若某傳感器監(jiān)測到尾氣中NO濃度為1.5×10??mol/L，CO濃度為3.0×10??mol/L，在催化劑作用下完全反應(yīng)后，CO?的濃度為______mol/L。（6分）（5）技術(shù)評(píng)價(jià)：與傳統(tǒng)人工采樣相比，物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測系統(tǒng)的優(yōu)勢是______（至少寫2點(diǎn)）。（10分）參考答案及評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)（略）（注：實(shí)際試題中需附詳細(xì)參考答案，此處從略。）試題設(shè)計(jì)說明：知識(shí)覆蓋：涵蓋高二化學(xué)核心內(nèi)容，包括化學(xué)反應(yīng)原理（速率、平衡、電化學(xué)）、元素化合物（Cl、N、S、有機(jī)物）、化學(xué)實(shí)驗(yàn)與計(jì)算，符合2025年教學(xué)大綱要求。物聯(lián)網(wǎng)融合：每題均以傳感器、智能系統(tǒng)等