2025年高中化学知识竞赛“国际化学交流”活动设计大赛试题（二）

2025年高中化学知识竞赛“国际化学交流”活动设计大赛试题（二）一、选择题（每题3分，共30分）1.2024年诺贝尔化学奖授予量子点研究领域，其核心原理是通过控制半导体纳米晶体的尺寸调节光吸收波长。已知某CdSe量子点的禁带宽度（Eg）与粒径（d）的关系为Eg=1.74+18.2/d²（单位：eV），当粒径从5nm减小至2nm时，光吸收波长将：A.红移（波长增大）B.蓝移（波长减小）C.先红移后蓝移D.不变2.国际空间站中常用LiOH吸收CO₂，而火星探测任务中更倾向于使用Li₂CO₃固体吸附CO₂。下列关于两种物质的说法错误的是：A.LiOH的吸收效率与温度呈负相关B.Li₂CO₃吸附CO₂的过程涉及化学吸附C.相同质量的LiOH和Li₂CO₃，前者CO₂理论吸收量更高D.两种物质的再生过程均需消耗电能3.2025年IUPAC公布的最新元素周期表中，第119号元素“类钫”（Uue）被正式命名。根据元素周期律推测，下列说法错误的是：A.Uue的金属性强于FrB.Uue₂O与水反应生成强碱C.Uue的第一电离能小于CsD.Uue的原子半径小于Rn4.绿色化学理念中，“原子经济性”是重要指标。工业上通过下列反应合成环氧丙烷：CH₂=CH-CH₃+Cl₂+H₂O→ClCH₂CH(OH)CH₃+HCl该反应的原子利用率（目标产物质量/所有产物总质量）为：A.34.5%B.56.2%C.72.8%D.91.3%5.某国际科研团队利用MOFs材料捕获大气中的NO₂，其晶胞结构如图所示（部分原子未画出）。已知该MOF的化学式为[Cu₃(BTC)₂]ₙ（BTC为均苯三甲酸根），则晶胞中Cu²⁺的配位数为：A.4B.5C.6D.86.下列关于国际标准单位（SI）的表述正确的是：A.物质的量浓度的单位“mol/L”是SI基本单位B.阿伏伽德罗常数的精确值为6.02214076×10²³mol⁻¹C.标准状态（STP）下气体摩尔体积为22.414L/molD.电极电势的单位“伏特”可表示为“kg·m²·s⁻³·A⁻¹”7.2025年巴黎奥运会火炬采用氢气为燃料，其燃烧装置通过催化剂实现低温点火。已知H₂(g)+1/2O₂(g)=H₂O(l)的ΔH=-285.8kJ/mol，键能数据为H-H：436kJ/mol，O=O：498kJ/mol，则H-O键的键能为：A.463kJ/molB.926kJ/molC.231.5kJ/molD.无法计算8.某跨国药企研发的新型抗生素分子结构如下（部分官能团未标注）：（结构简式：含喹诺酮母核、哌嗪环、氟原子）该分子不具有的性质是：A.与FeCl₃溶液发生显色反应B.能与金属钠反应生成氢气C.在酸性条件下可发生水解反应D.能使酸性KMnO₄溶液褪色9.国际纯粹与应用化学联合会（IUPAC）推荐的水的离子积常数Kw在25℃时为1.0×10⁻¹⁴。若在某温度下测得0.01mol/LNaOH溶液的pH=11，则该温度下水的电离度是25℃时的：A.1倍B.10倍C.100倍D.1/10倍10.为应对全球气候变化，中国提出“碳达峰、碳中和”目标。下列碳捕捉技术中，未涉及氧化还原反应的是：A.胺法吸收CO₂（RNH₂+CO₂+H₂O→RNH₃⁺+HCO₃⁻）B.电解还原CO₂制甲醇C.高温钙循环（CaO+CO₂→CaCO₃，CaCO₃→CaO+CO₂）D.光催化CO₂与H₂O合成甲酸二、填空题（每空2分，共40分）11.2025年国际化学年的主题是“分子设计与可持续发展”。（1）德国科学家利用超分子自组装技术合成了一种“分子机器”，其核心组件为轮烷结构，由轴分子和环分子通过非共价键组装而成。（2）日本团队开发的新型太阳能电池采用钙钛矿材料CH₃NH₃PbI₃，其中Pb的价电子构型为5d¹⁰6s²6p²，该材料在光照下发生光致电子转移过程实现电荷分离。12.国际空间站的“水再生系统”通过以下步骤处理宇航员尿液：（1）第一步：蒸馏去除有机物，原理是利用不同物质的沸点差异。（2）第二步：用活性炭吸附色素和异味，该过程属于物理吸附（填“物理”或“化学”）。（3）第三步：离子交换树脂去除残留离子，若使用氢型阳离子交换树脂，其功能基团为**-SO₃H**（写结构简式）。13.下表为部分国家饮用水标准中重金属离子浓度限值（单位：mg/L）：|离子|中国GB5749-2022|美国EPA|欧盟EC98/83/EC||------|------------------|---------|-----------------||Pb²⁺|0.01|0.015|0.01||Cd²⁺|0.005|0.005|0.005||Hg²⁺|0.001|0.002|0.001|（1）上述三种离子中，毒性最强的是Hg²⁺，其毒性源于能与蛋白质中的巯基（-SH）结合。（2）用EDTA滴定法测定Pb²⁺浓度时，反应的离子方程式为Pb²⁺+H₂Y²⁻=PbY²⁻+2H⁺，终点时溶液颜色由酒红色变为蓝色。14.2025年国际化学奥林匹克（IChO）实验题涉及阿司匹林的合成与纯度分析：（1）合成反应：水杨酸（邻羟基苯甲酸）与乙酸酐在浓硫酸催化下反应，生成阿司匹林和乙酸（写结构简式：CH₃COOH）。（2）纯度测定：取0.3000g粗产品，用0.1000mol/LNaOH溶液滴定（反应式：C₉H₈O₄+NaOH=C₉H₇O₄Na+H₂O），若消耗NaOH溶液20.00mL，则产品纯度为90.0%（阿司匹林摩尔质量为180g/mol）。15.国际标准化组织（ISO）规定的“绿色化学评估指标”包括：（1）原子经济性、（2）能耗、（3）毒性、（4）可降解性。三、简答题（每题10分，共30分）16.解释下列国际化学研究中的现象或原理：（1）为什么氟气（F₂）的氧化性强于氯气（Cl₂），但氟元素的电负性却大于氯元素？答：氟原子半径更小，核对最外层电子的吸引力更强，因此电负性更大；但F₂分子中F-F键能（157kJ/mol）远小于Cl-Cl键能（242kJ/mol），键的易断裂性使得F₂更易获得电子，表现出更强的氧化性。（2）2025年诺贝尔生理学或医学奖授予mRNA疫苗研发者，其核心技术是利用脂质纳米粒（LNP）包裹mRNA。简述LNP的作用。答：LNP的作用包括：①保护mRNA免受核酸酶降解；②促进细胞内吞作用；③帮助mRNA从内体逃逸至细胞质；④降低mRNA的免疫原性。17.某国际团队研究发现，在催化剂作用下，CO₂与H₂可在常温常压下合成甲醇（CH₃OH）：CO₂(g)+3H₂(g)⇌CH₃OH(g)+H₂O(g)ΔH=-49.0kJ/mol（1）写出该反应的平衡常数表达式Kp=(P_CH₃OH·P_H₂O)/(P_CO₂·P_H₂³)。（2）若要提高CO₂的平衡转化率，可采取的措施有降低温度、增大压强、增加H₂浓度（任写2种）。（3）在某恒容密闭容器中，通入1molCO₂和3molH₂，达平衡时CO₂转化率为50%，则平衡时H₂的体积分数为37.5%。18.比较分析下列国际化学教育体系的差异：（1）美国AP化学课程与IB化学课程在评价方式上的主要区别：答：AP化学以终结性考试为主（选择题+自由作答题），侧重知识应用；IB化学强调内部评估（占40%），包括实验设计、数据处理和论文写作，更注重探究能力。（2）中国高中化学教材与英国A-Level化学教材在内容编排上的差异：答：中国教材按元素周期律和物质分类系统编排，逻辑性强；A-Level教材按“化学原理-无机化学-有机化学-分析化学”模块式编排，更注重与生活和工业应用的联系。四、实验题（共30分）19.国际合作实验：水质检测与净化某跨国中学生团队从亚马逊河采集水样，需完成以下实验：（1）设计实验验证水样中是否含有Fe³⁺，写出操作步骤和预期现象。答：取2mL水样于试管中，滴加2滴KSCN溶液，若溶液变为血红色，则证明含有Fe³⁺。（2）若水样中含有0.01mol/L的Pb²⁺，需用沉淀法去除。查阅国际标准得知，Pb(OH)₂的Ksp=1.4×10⁻²⁰。计算使Pb²⁺沉淀完全（浓度≤10⁻⁵mol/L）所需的pH最小值。解：[Pb²⁺][OH⁻]²=Ksp[OH⁻]=√(1.4×10⁻²⁰/10⁻⁵)=√1.4×10⁻¹⁵≈3.74×10⁻⁸mol/LpOH=7.43，pH=14-7.43=6.57答：所需pH最小值为6.57。（3）实验中使用的离心机标有“3000rpm”，表示每分钟转数，换算为离心加速度（g）的公式为a=1.118×10⁻⁵×r×n²（r为离心半径，单位cm；n为rpm）。若离心半径为10cm，则该转速下的离心加速度为1006g（保留整数）。五、计算题（共20分）20.国际碳足迹核算某国际航空公司的波音787客机使用航空煤油（主要成分为C₁₂H₂₆），每百公里油耗为5.2吨。（1）计算燃烧1吨C₁₂H₂₆产生的CO₂质量（假设完全燃烧）。解：C₁₂H₂₆+18.5O₂→12CO₂+13H₂O1molC₁₂H₂₆（170g）生成12molCO₂（528g）1吨C₁₂H₂₆产生CO₂质量=(528/170)×10⁶g≈3.106×10⁶g=3.11吨（2）若该客机从北京飞往巴黎（航程8100公里），全程排放的CO₂用氢氧化锂吸收，至少需要LiOH的质量为多少吨？解：总油耗=8100km×5.2吨/百公里=421.2吨CO₂总排放量=421.2吨×3.11≈1309.9吨CO₂+2LiOH=Li₂CO₃+H₂O需要LiOH质量=(48/44)×1309.9吨≈1434吨六、化学与社会（共20分）21.国际化学伦理讨论（1）简述“化学武器公约”（CWC）对化学科研的规范要求：答：禁止研发、生产和储存化学武器；要求科研机构建立伦理审查机制；促进化学成果和平利用。（2）分析跨国药企在新型抗生素研发中面临的“研发投入高-利润回报低”困境的原因：答：原因包括：①研发周期长（10-15年）；②临床试验成本高；③抗生素使用周期短（易产生耐药性）；④各国药品价格管控严格。22.可持续发展化学（1）荷兰某公司开发的“塑料公路”技术，将回收PET塑料转化为道路材料。写出PET（聚对苯二甲酸乙二醇酯）的结构简式：[-OCH₂CH₂OOC-C₆H₄-COO-]ₙ。（2）评价生物基塑料（如聚乳酸PLA）相比石油基塑料的环境优势：答：优势包括：①原料可再生（淀粉发酵）；②可生物降解（在堆肥条件下6个月分解）；③减少化石燃料消耗；④燃烧时CO₂为“碳中性”（不增加大气CO₂浓度）。23.国际化学竞赛备赛建议（1）列举3种提升化学竞赛