创新思维2025年化学试题及答案

创新思维2025年化学试题及答案一、选择题（本题共15小题，每小题3分，共45分。每小题只有一个选项符合题意）1.2024年诺贝尔化学奖授予了在“量子点材料合成与应用”领域做出突破性贡献的科学家。量子点是一种直径约为2-10纳米的半导体纳米晶体，其光学性质可通过调控尺寸精确控制。下列关于量子点的说法错误的是（）A.量子点属于胶体分散系中的分散质B.量子点的表面积大，可能具有优异的催化性能C.量子点的尺寸介于原子簇与宏观颗粒之间D.量子点的光学特性变化体现了“量变引起质变”的化学规律2.科学家合成了一种新型含氮化合物，其结构简式为H₂N—N=N—NH₂（偶氮二胺）。下列关于该分子的化学键分析正确的是（）A.分子中存在σ键和π键，σ键数目为7B.所有氮原子均为sp³杂化C.分子中N—N键的键能大于N=N键D.分子的空间构型为直线形3.已知反应：2NO(g)+2H₂(g)⇌N₂(g)+2H₂O(g)ΔH=-752kJ·mol⁻¹。某研究小组在恒容密闭容器中加入等物质的量的NO和H₂，测得不同温度下反应达到平衡时各物质的体积分数如下表：|温度/K|NO体积分数|H₂体积分数|N₂体积分数|H₂O体积分数||--------|------------|------------|------------|-------------||500|12%|12%|38%|38%||600|25%|25%|25%|25%|下列说法错误的是（）A.该反应的平衡常数K(500K)>K(600K)B.500K时，反应达到平衡后再充入N₂，正反应速率增大C.600K时，若起始压强为p₀，则平衡时压强为0.8p₀D.升高温度，反应的活化能不变，但平衡逆向移动4.短周期主族元素X、Y、Z、W的原子序数依次增大，其中X的一种核素无中子，Y原子的最外层电子数是内层的3倍，Z的单质在空气中燃烧生成淡黄色固体，W的最高价氧化物对应的水化物是强酸且能与Z的最高价氧化物反应。下列说法正确的是（）A.简单离子半径：W>Z>YB.X与Y形成的化合物中可能含有非极性键C.Z的最高价氧化物对应的水化物是强碱，可用于治疗胃酸过多D.W的单质与水反应的离子方程式为：Cl₂+H₂O⇌2H⁺+Cl⁻+ClO⁻5.某无色溶液中可能含有Na⁺、K⁺、NH₄⁺、Mg²⁺、Fe³⁺、SO₄²⁻、CO₃²⁻、Cl⁻中的若干种。取该溶液进行如下实验：①滴加过量Ba(OH)₂溶液，加热，产生白色沉淀和能使湿润红色石蕊试纸变蓝的气体；②过滤后，向滤液中滴加过量稀硝酸，再滴加AgNO₃溶液，产生白色沉淀。下列关于溶液中离子的判断错误的是（）A.一定不含Fe³⁺，可能含Na⁺、K⁺B.一定含NH₄⁺、Mg²⁺、SO₄²⁻C.无法确定是否含Cl⁻D.一定不含CO₃²⁻6.某新型二次电池的工作原理如图所示（a、b为电极，离子交换膜仅允许Li⁺通过）。已知放电时总反应为：Li₁₋ₓCoO₂+LiₓC₆=LiCoO₂+C₆。下列说法错误的是（）（示意图：左室a电极连接LiₓC₆，右室b电极连接Li₁₋ₓCoO₂，中间为Li⁺交换膜）A.放电时，a为负极，电子从a经外电路流向bB.充电时，b电极反应式为：LiCoO₂-xe⁻=Li₁₋ₓCoO₂+xLi⁺C.放电时，正极区溶液的pH增大（假设溶剂为非水有机溶剂）D.若转移1mol电子，理论上有1molLi⁺通过离子交换膜7.有机物M是一种药物中间体，其结构简式为。下列关于M的说法错误的是（）A.分子式为C₁₀H₁₂O₃B.能发生加成反应、取代反应和氧化反应C.1molM最多与3molH₂发生加成反应（不考虑开环）D.与NaOH溶液反应时，1molM最多消耗2molNaOH8.已知反应：CO₂(g)+3H₂(g)⇌CH₃OH(g)+H₂O(g)ΔH=-49.0kJ·mol⁻¹。在某恒压密闭容器中，按n(CO₂):n(H₂)=1:3投料，测得不同催化剂（Cat1、Cat2）下甲醇的平衡产率随温度变化的曲线如图所示。下列说法正确的是（）（示意图：Cat1曲线在低温区产率更高，Cat2在高温区产率略高，两曲线在500K附近交叉）A.催化剂能降低反应的ΔH，从而提高平衡产率B.500K时，使用Cat1和Cat2的反应速率相同C.若增大压强，平衡正向移动，甲醇的平衡产率增大D.600K时，若改用恒容容器，甲醇的平衡产率与恒压时相同9.下列实验操作能达到实验目的的是（）|选项|实验目的|实验操作||------|----------|----------||A|验证SO₂的漂白性|将SO₂通入酸性KMnO₄溶液，观察溶液是否褪色||B|制备Fe(OH)₃胶体|向沸水中逐滴加入饱和FeCl₃溶液，继续煮沸至溶液呈红褐色||C|比较AgCl和AgI的溶度积|向NaCl和NaI的混合溶液中滴加AgNO₃溶液，观察沉淀颜色||D|测定中和反应的反应热|用浓硫酸代替稀硫酸与NaOH溶液反应，记录温度变化|10.已知25℃时，Ksp(AgCl)=1.8×10⁻¹⁰，Ksp(AgBr)=5.0×10⁻¹³，Ksp(Ag₂CrO₄)=1.1×10⁻¹²。向含Cl⁻、Br⁻、CrO₄²⁻（浓度均为0.01mol·L⁻¹）的混合溶液中逐滴加入0.01mol·L⁻¹AgNO₃溶液（忽略体积变化），下列说法正确的是（）A.沉淀顺序为AgBr、AgCl、Ag₂CrO₄B.当AgCl开始沉淀时，溶液中c(Br⁻)=2.8×10⁻⁶mol·L⁻¹C.Ag₂CrO₄的溶度积表达式为Ksp=c(Ag⁺)·c(CrO₄²⁻)D.当Ag₂CrO₄开始沉淀时，溶液中c(Cl⁻)=1.8×10⁻⁵mol·L⁻¹11.实验室用下图装置制备少量乙酸乙酯（夹持装置略），下列说法错误的是（）（示意图：圆底烧瓶中加入乙醇、乙酸和浓硫酸，水浴加热；右侧试管中盛饱和Na₂CO₃溶液，导管口在液面上方）A.浓硫酸的作用是催化剂和吸水剂B.水浴加热的目的是均匀受热并控制温度C.饱和Na₂CO₃溶液可吸收乙醇、中和乙酸并降低乙酸乙酯的溶解度D.实验结束后，分离乙酸乙酯的方法是蒸发结晶12.元素周期表中存在“对角线规则”，即某些主族元素与其右下方的主族元素性质相似。例如，Li与Mg、Be与Al的化学性质相似。下列关于Be的说法错误的是（）A.Be(OH)₂既能溶于盐酸，也能溶于NaOH溶液B.BeCl₂的熔点比MgCl₂低，可能为共价化合物C.Be在空气中燃烧生成BeO和Be₃N₂D.Be的原子半径大于B，但小于Mg13.用0.1000mol·L⁻¹NaOH溶液滴定20.00mL0.1000mol·L⁻¹某二元弱酸H₂A溶液，测得滴定过程中溶液的pH变化如图所示（已知H₂A的Ka₁=1.0×10⁻³，Ka₂=1.0×10⁻⁷）。下列说法错误的是（）（示意图：V(NaOH)=0时pH=2；V=10mL时pH=3；V=20mL时pH=5；V=30mL时pH=9；V=40mL时pH=12）A.曲线中a点溶液的溶质为NaHA和H₂A，且c(Na⁺)=c(HA⁻)B.b点溶液中：c(Na⁺)>c(HA⁻)>c(H⁺)>c(A²⁻)>c(OH⁻)C.c点溶液中：c(Na⁺)=c(HA⁻)+2c(A²⁻)+c(OH⁻)-c(H⁺)D.d点溶液中：c(OH⁻)=c(HA⁻)+2c(H₂A)+c(H⁺)14.某金属M的立方晶胞结构如图所示（晶胞参数为apm），原子1的坐标为(0,0,0)，原子2的坐标为(1/2,1/2,1/2)，原子3的坐标为(1/2,1/2,0)。下列说法错误的是（）（示意图：晶胞顶点和体心各有一个原子，面心有一个原子）A.该晶胞属于面心立方最密堆积B.原子1与原子2之间的距离为(√3/2)apmC.该晶体的密度为(4M)/(Nₐ·a³×10⁻³⁰)g·cm⁻³（M为摩尔质量）D.原子3的配位数为1215.一种合成抗抑郁药物的中间体结构为，其合成路线如下：甲苯→试剂X→A→B→目标产物已知：①甲苯与试剂X反应生成A（C₇H₇Cl）；②A在NaOH水溶液中加热生成B（C₇H₈O）；③B经氧化生成目标产物（C₇H₆O₂）。下列说法错误的是（）A.试剂X为Cl₂，反应条件为光照B.A的结构简式为C.B的核磁共振氢谱有4组峰D.目标产物与苯甲酸互为同分异构体二、非选择题（本题共4小题，共55分）16.（14分）以某含锌废料（主要成分为ZnO，含少量FeO、Fe₂O₃、CuO、SiO₂）为原料制备ZnSO₄·7H₂O的工艺流程如下：（流程示意图：废料→酸浸→过滤→氧化→调pH→过滤→除杂→蒸发浓缩→冷却结晶→过滤→ZnSO₄·7H₂O）已知：①酸浸时，SiO₂不反应；②相关金属离子生成氢氧化物沉淀的pH如下表：|金属离子|Fe²⁺|Fe³⁺|Cu²⁺|Zn²⁺||----------|------|------|------|------||开始沉淀pH|6.3|1.5|4.2|5.4||完全沉淀pH|8.3|2.8|6.7|8.0|（1）“酸浸”时，需加入过量稀硫酸，除了提高浸出率外，另一作用是______。（2）“氧化”步骤中，加入H₂O₂的目的是______（用离子方程式表示）。（3）“调pH”时，应控制的pH范围是______，可选用的试剂是______（填字母）。A.NaOH溶液B.ZnCO₃C.Fe(OH)₃D.NH₃·H₂O（4）“除杂”步骤需加入过量Zn粉，反应的离子方程式为______，该步骤的目的是______。（5）“蒸发浓缩”时，需控制温度在80℃左右，若温度过高可能导致______。（6）若废料中ZnO的质量分数为81%，100kg废料最终制得ZnSO₄·7H₂O287kg，则产率为______（保留三位有效数字）。17.（14分）某兴趣小组为探究SO₂与Fe³⁺的反应，设计如下实验：实验1：向2mL0.1mol·L⁻¹FeCl₃溶液中通入SO₂至饱和，溶液由黄色变为浅绿色，稍后变为深棕色（已知Fe²⁺与SO₂可形成深棕色络合物[Fe(SO₂)(H₂O)₅]²⁺）。实验2：向2mL0.1mol·L⁻¹Fe(NO₃)₃溶液中通入SO₂至饱和，溶液先变为浅绿色，后有无色气体产生（遇空气变红棕色），最终溶液变为深棕色。（1）实验1中，溶液由黄色变为浅绿色的离子方程式为______。（2）实验2中产生的无色气体是______（填化学式），生成该气体的离子方程式为______。（3）为验证实验1中是否有H⁺生成，小组同学设计如下方案：取实验1反应后的溶液，滴加紫色石蕊试液，若溶液变红，则证明有H⁺生成。该方案是否合理？______（填“是”或“否”），理由是______。（4）小组同学查阅资料得知：SO₂与Fe³⁺的反应分两步进行，第一步为Fe³⁺+SO₂+H₂O⇌Fe(SO₃H)²⁺+H⁺（快速平衡），第二步为Fe(SO₃H)²⁺+H₂O→Fe²⁺+SO₄²⁻+3H⁺（慢反应）。总反应的速率由______（填“第一步”或“第二步”）决定。（5）为探究实验2中NO₃⁻的作用，小组同学向2mL0.1mol·L⁻¹FeCl₃溶液中加入少量NaNO₃固体，通入SO₂至饱和，观察到与实验2相似的现象。由此可得出的结论是______。18.（14分）甲醇是重要的化工原料，可通过CO₂加氢合成。回答下列问题：（1）已知：①CH₃OH(l)+3/2O₂(g)=CO₂(g)+2H₂O(l)ΔH₁=-726.5kJ·mol⁻¹②H₂(g)+1/2O₂(g)=H₂O(l)ΔH₂=-285.8kJ·mol⁻¹则CO₂(g)+3H₂(g)=CH₃OH(l)+H₂O(l)的ΔH=______kJ·mol⁻¹。（2）在恒容密闭容器中，按n(CO₂):n(H₂)=1:3投料，初始压强为p₀，发生反应CO₂(g)+3H₂(g)⇌CH₃OH(g)+H₂O(g)ΔH<0。测得平衡时CO₂的转化率α随温度T和催化剂表面积S的变化如图所示（曲线Ⅰ对应S=80m²·g⁻¹，曲线Ⅱ对应S=40m²·g⁻¹）。（示意图：α随T升高而降低，曲线Ⅰ在曲线Ⅱ上方）①曲线Ⅰ对应催化剂表面积______（填“大于”或“小于”）曲线Ⅱ，判断依据是______。②若T₁时，平衡压强为p₁，则该温度下反应的平衡常数Kp=______（用p₀、p₁表示，Kp为分压平衡常数）。（3）某研究团队开发了一种新型催化剂，可在常温下实现CO₂高效转化为甲醇。该催化剂的活性中心为Cu纳米颗粒，表面存在大量缺陷位。缺陷位的作用是______（从反应机理角度解释）。（4）以甲醇为燃料的碱性燃料电池，其负极反应式为______。若电池工作时转移2mol电子，理论上消耗O₂的体积（标准状况）为______L。19.（13分）化合物G是一种抗肿瘤药物中间体，其合成路线如下：A（C₆H₆）→B（C₆H₅Cl）→C（C₆H₅NO₂）→D（C₆H₅NH₂）→E（C₈H₁₀N₂O）→F（C₈H₉NO₂）→G（C₁₀H₁₁NO₃）已知：①A是苯；②B→C的反应为硝化反应；③D→E的反应为：D+CH₃COCl→E+HCl；④F→G的反应为：F+CH₃OH→G+H₂O（浓硫酸催化）。（1）A的结构简式为______，B的名称为______。（2）C→D的反应类型为______，所需试剂和条件为______。（3）E的结构简式为______，其分子中含有的官能团为______。（4）F→G的化学方程式为______。（5）写出符合下列条件的F的同分异构体的结构简式：______（任写一种）。①含有苯环；②能发生银镜反应；③核磁共振氢谱有4组峰，峰面积比为3:2:2:1。---参考答案及解析一、选择题1.A解析：量子点是纳米级颗粒（2-10nm），胶体分散系的分散质直径为1-100nm，因此量子点属于胶体分散质，但题目问“错误”，A选项描述正确；B选项，纳米颗粒表面积大，催化性能优异，正确；C选项，量子点尺寸介于原子（0.1nm）与宏观颗粒（>1μm）之间，正确；D选项，尺寸变化导致光学性质变化，体现量变引起质变，正确。2.A解析：H₂N—N=N—NH₂中，每个N原子与相邻原子形成σ键：N-H键（2×2=4）、N-N单键（1）、N=N双键（1个σ键），共4+1+1=6个σ键？不，重新计算：分子结构为H₂N-N=N-NH₂，其中N1与两个H形成2个σ键，N1与N2形成1个σ键；N2与N3形成双键（1σ+1π）；N3与N4形成1个σ键；N4与两个H形成2个σ键。总σ键数=2（N1-H）+1（N1-N2）+1（N2-N3）+1（N3-N4）+2（N4-H）=7，A正确。N2和N3为sp²杂化（双键），B错误；N=N键能大于N-N键，C错误；分子中N2和N3为sp²杂化，空间构型为折线形，D错误。3.B解析：温度升高，NO体积分数增大，说明平衡逆向移动，K减小，A正确；恒容下充入N₂，反应物浓度不变，正反应速率不变，B错误；500K时，假设起始NO和H₂各为2mol，平衡时NO=12%×V，H₂=12%×V，N₂=38%×V，H₂O=38%×V，总物质的量=12+12+38+38=100%，与起始物质的量（2+2=4mol）成比例，起始总物质的量为4mol，平衡时总物质的量=4mol×(100%/(12%+12%+38%+38%))=4mol（体积分数总和为100%），但600K时，各物质体积分数均为25%，总物质的量=4mol×(100%/(25%×4))=4mol×1=4mol？不，体积分数=物质的量分数（恒容），设起始NO和H₂各为xmol，平衡时NO=0.25n总，H₂=0.25n总，N₂=0.25n总，H₂O=0.25n总，总物质的量n总=0.25n总×4=n总，根据反应式，2NO+2H₂→N₂+2H₂O，Δn=(1+2)-(2+2)=-1，即每消耗2molNO和2molH₂，总物质的量减少1mol。设平衡时消耗2amolNO，则消耗2amolH₂，生成amolN₂和2amolH₂O，平衡时n(NO)=x-2a，n(H₂)=x-2a，n(N₂)=a，n(H₂O)=2a，总物质的量n总=(x-2a)+(x-2a)+a+2a=2x-a。根据体积分数：(x-2a)/n总=0.25，解得x=3a，n总=2×3a-a=5a。起始总物质的量为2x=6a，平衡时压强p₁/p₀=n