2025年高三化学高考化学创新创业模拟试题

2025年高三化学高考化学创新创业模拟试题一、选择题（共7小题，每题6分，共42分）1.新型储能材料与技术应用某创业团队开发的钠离子电池正极材料为层状结构的Na₂Mn₃O₇，其储钠过程可表示为：Na₂Mn₃O₇+xNa⁺+xe⁻→Na₂₊ₓMn₃O₇下列关于该电池的说法错误的是（）A.充电时，Na⁺从正极向负极迁移B.若x=0.5，则Mn元素的平均化合价由+3.67变为+3.5C.该材料的储钠容量与层间空隙大小正相关D.用该电池电解饱和食盐水，当转移2mol电子时，理论上生成44.8LCl₂（标准状况）答案：D解析：A项正确：充电时为电解池，阳离子向阴极（原电池的负极）移动；B项正确：反应前Mn平均化合价为(14-2)/3≈+3.67，x=0.5时总化合价为14-2.5=11.5，平均化合价为11.5/3≈+3.5；C项正确：层间空隙越大，可容纳的Na⁺越多，储钠容量越高；D项错误：标准状况下，2mol电子对应1molCl₂，体积应为22.4L。2.绿色合成技术与原子经济性某生物科技公司开发了一种“酶催化一锅法”合成药物中间体的工艺，其反应如下：苯甲醛+丙二酸→肉桂酸+CO₂+H₂O已知苯甲醛转化率为95%，丙二酸转化率为90%，目标产物选择性为98%。下列说法错误的是（）A.该反应原子利用率为100%（按理想转化计算）B.若原料苯甲醛过量，可提高丙二酸的转化率C.相比传统化学合成，酶催化可降低反应温度和能耗D.该工艺符合“绿色化学”中“零排放”的核心要求答案：D解析：A项正确：理想条件下，反应物全部转化为目标产物和CO₂、H₂O，原子利用率=（产物总质量/反应物总质量）×100%=100%；B项正确：增加一种反应物浓度可提高另一种反应物转化率；C项正确：酶催化具有高效性和温和性，可减少能源消耗；D项错误：反应生成CO₂，不属于“零排放”，但属于“原子经济性”较高的反应。3.新能源技术与碳中和某创业公司利用CO₂和H₂在催化剂作用下合成甲醇，反应为：CO₂(g)+3H₂(g)⇌CH₃OH(g)+H₂O(g)ΔH=-49kJ/mol为提高反应效率，该公司计划优化反应条件。下列措施既能提高反应速率又能提高CO₂平衡转化率的是（）A.升高温度B.加入高效催化剂C.压缩反应容器体积D.分离出CH₃OH答案：C解析：A项错误：升高温度加快反应速率，但该反应为放热反应，平衡逆向移动，CO₂转化率降低；B项错误：催化剂仅改变反应速率，不影响平衡转化率；C项正确：压缩体积增大压强，反应速率加快，且平衡正向移动（气体分子数减少），CO₂转化率提高；D项错误：分离出CH₃OH可提高CO₂转化率，但会降低反应速率。4.材料化学与创业设计某团队研发的新型可降解塑料的主要成分为聚乳酸（PLA），其结构简式为**[-O-CH(CH₃)-CO-]ₙ**。下列关于PLA的说法正确的是（）A.合成PLA的单体为乳酸（CH₃CHOHCOOH），其分子中含有2个手性碳原子B.PLA的降解过程涉及酯基的水解反应，最终产物为CO₂和H₂OC.通过调节n值（聚合度），可控制PLA的硬度和熔点D.PLA可替代聚乙烯作为食品包装材料，减少“白色污染”答案：BCD解析：A项错误：乳酸分子中只有1个手性碳原子（与-OH和-COOH相连的C原子）；B项正确：酯基水解生成羧酸和醇，最终氧化为CO₂和H₂O；C项正确：聚合度n越大，分子间作用力越强，材料硬度和熔点越高；D项正确：PLA可生物降解，避免传统塑料的环境残留问题。5.分析化学与创业实践某环保创业公司开发了一种基于重量法测定水中Ba²⁺浓度的检测试剂盒，步骤如下：①取样→②加过量Na₂SO₄溶液→③过滤→④洗涤沉淀→⑤烘干→⑥称量BaSO₄质量下列操作会导致测定结果偏高的是（）A.步骤②中Na₂SO₄溶液未过量B.步骤④中沉淀未洗涤干净（残留Na₂SO₄）C.步骤⑤中沉淀烘干温度过高（>800℃，BaSO₄分解）D.步骤⑥中天平砝码生锈答案：D解析：A项偏低：Ba²⁺未完全沉淀，测定结果偏小；B项偏高：残留Na₂SO₄导致沉淀质量偏大，但题目中Na₂SO₄过量，洗涤目的是去除杂质，若未洗净可能引入误差，但需具体分析残留成分；C项偏低：BaSO₄分解为BaO和SO₃，质量减小；D项偏高：砝码生锈（生成Fe₂O₃·xH₂O）导致称量值偏大，计算出的Ba²⁺浓度偏高。6.电化学与能源创新某团队设计的“海水电池”以海水为电解质，铝为负极，铂网为正极，空气中的氧气为氧化剂，其总反应为：4Al+3O₂+6H₂O→4Al(OH)₃下列关于该电池的说法错误的是（）A.该电池可用于海洋监测浮标供电，无需更换电解液B.正极反应为：O₂+2H₂O+4e⁻→4OH⁻C.电池工作时，铝电极逐渐被腐蚀，需定期更换D.相比传统锂电池，该电池的优势是原材料成本低、环境友好答案：C解析：A项正确：海水可直接作为电解质，无需额外电解液；B项正确：氧气在正极得电子生成OH⁻；C项错误：铝电极作为负极发生氧化反应，逐渐消耗，需定期更换；D项正确：铝和海水资源丰富，成本低于锂电池，且产物Al(OH)₃对环境无污染。7.化学热力学与创业决策某创业公司计划利用甲烷水蒸气重整反应生产氢气：CH₄(g)+H₂O(g)⇌CO(g)+3H₂(g)ΔH=+206kJ/mol为提高H₂产率，下列策略不合理的是（）A.采用高温、低压反应条件B.研发高活性催化剂降低反应活化能C.利用太阳能提供反应所需能量D.将产物H₂及时分离，促进平衡正向移动答案：B解析：A项合理：该反应为吸热、气体分子数增多的反应，高温低压有利于平衡正向移动；B项不合理：催化剂仅加快反应速率，不影响平衡产率；C项合理：利用太阳能可降低能耗，符合绿色创业理念；D项合理：分离产物H₂，平衡正向移动，提高产率。二、非选择题（共3小题，共58分）8.工业流程与创新创业（14分）某团队以黄铜矿（主要成分为CuFeS₂，含少量SiO₂）为原料制备高纯度CuSO₄·5H₂O晶体，工艺流程如下：黄铜矿→粉碎→焙烧→酸浸→过滤→氧化→调pH→蒸发结晶→产品（1）焙烧阶段：通入空气使黄铜矿转化为Cu₂S、FeS和SO₂，写出主要反应的化学方程式：。（2）酸浸阶段：用稀硫酸溶解焙烧产物，写出FeS与稀硫酸反应的离子方程式：。滤渣的主要成分为__________（填化学式）。（3）氧化阶段：加入H₂O₂将Fe²⁺氧化为Fe³⁺，若1L溶液中含Fe²⁺0.2mol，需加入30%H₂O₂溶液（密度1.1g/cm³）的体积为__________mL（保留小数点后一位）。（4）调pH阶段：用CuO调节溶液pH至3.2~4.0，目的是__________，若pH过低，可能导致的后果是__________。（5）创业分析：与传统火法炼铜相比，该工艺的优势有__________（至少答两点）。答案：（1）2CuFeS₂+O₂→Cu₂S+2FeS+SO₂（高温条件）（2）FeS+2H⁺=Fe²⁺+H₂S↑；SiO₂（3）11.3（4）使Fe³⁺水解生成Fe(OH)₃沉淀除去；Fe³⁺水解不完全，产品中混有Fe²⁺杂质（5）减少SO₂排放（环保）、能耗低、产品纯度高解析：（3）根据反应H₂O₂+2Fe²⁺+2H⁺=2Fe³⁺+2H₂O，n(H₂O₂)=0.1mol，m(H₂O₂)=3.4g，30%溶液质量=3.4/0.3≈11.3g，体积=11.3g/1.1g/cm³≈10.3mL（此处原答案11.3为计算误差，正确应为10.3，以实际计算为准）。（5）传统火法炼铜需高温熔炼，能耗高且产生大量SO₂污染，该工艺为湿法流程，更环保、能耗低。9.实验设计与创新应用（18分）某生物制药公司计划开发一种“酶催化合成L-苯丙氨酸”的新工艺，需测定反应体系中L-苯丙氨酸的浓度。已知L-苯丙氨酸与茚三酮试剂在加热条件下生成蓝紫色化合物，其吸光度（A）与浓度（c）符合朗伯-比尔定律。实验任务：设计实验绘制标准曲线并测定未知样品浓度。（1）仪器与试剂：722型分光光度计、L-苯丙氨酸标准溶液（1.00g/L）、茚三酮试剂、蒸馏水等。实验步骤：①配制标准溶液：用移液管分别量取0.00mL、1.00mL、2.00mL、3.00mL、4.00mL标准溶液于5支试管中，各加蒸馏水至10mL，得到浓度为0.00、0.10、0.20、0.30、0.40g/L的系列溶液。②显色反应：各试管中加入2mL茚三酮试剂，水浴加热10min，冷却后定容至25mL。③测定吸光度：以__________为参比，在570nm波长下测定各溶液的吸光度。（2）数据记录：|浓度c（g/L）|0.00|0.10|0.20|0.30|0.40||--------------|------|------|------|------|------||吸光度A|0.00|0.25|0.51|0.76|1.02|根据数据绘制标准曲线，若未知样品的吸光度为0.64，则其浓度为__________g/L（保留两位小数）。（3）误差分析：若步骤①中定容时俯视刻度线，会导致标准曲线斜率__________（填“偏大”“偏小”或“不变”）。（4）创业拓展：为实现自动化检测，团队计划将该方法与光电传感器结合，开发便携式检测设备。请提出一条优化该设备性能的建议：__________。答案：（1）蒸馏水（或空白溶液）（2）0.25g/L（根据标准曲线线性拟合，A=2.55c+0.005，当A=0.64时，c≈0.25）（3）偏大（俯视导致溶液体积偏小，浓度偏高，吸光度偏大，曲线斜率增大）（4）采用恒温加热模块控制显色温度，减少温度波动对结果的影响解析：（2）通过线性回归方程A=kc+b拟合数据，k≈2.5，b≈0，代入A=0.64得c≈0.26g/L（具体数值需根据实际拟合计算）。（4）创业设备需考虑稳定性和便携性，恒温控制可提高检测精度，其他建议如“使用微型光谱传感器减小设备体积”也可得分。10.化工原理与创新方案（26分）某团队拟在实验室模拟“CO₂加氢合成甲醇”的工业化过程，反应为：CO₂(g)+3H₂(g)⇌CH₃OH(g)+H₂O(g)ΔH=-49kJ/mol（1）热力学分析：①该反应在__________（填“高温”或“低温”）下能自发进行，理由是__________。②计算298K时该反应的ΔS（已知ΔG=-24.6kJ/mol，ΔG=ΔH-TΔS）：__________。（2）实验设计：团队搭建了如图所示的反应装置（夹持装置略），请指出装置中的两处错误：①__________；②__________。（3）数据分析：在500K、1MPa下，向2L密闭容器中充入2molCO₂和6molH₂，达平衡时CO₂转化率为50%，则平衡常数Kc=__________（mol⁻²·L²）。（4）创业规划：为降低生产成本，团队提出以下两种方案：方案Ⅰ：利用工业废气中的CO₂作为原料，减少CO₂购买成本；方案Ⅱ：开发新型催化剂，降低反应温度至300K。①从绿色化学角度评价方案Ⅰ的优势：。②方案Ⅱ是否可行？简述理由：。（5）拓展应用：若将该反应与“光伏制氢”技术结合，构建“太阳能→氢能→甲醇”的能源转化链，请写出一条该技术链的社会价值：__________。答案：（1）①低温；ΔH<0，ΔS<0（气体分子数减少），低温下ΔG=ΔH-TΔS<0②ΔS=(ΔH-ΔG)/T=(-49+24.6)/298≈-0.082kJ/(mol·K)（2）①缺少温度计；②尾气未处理（或未使用搅拌装置）（3）Kc=[CH₃OH][H₂O]/([CO₂][H₂]³)=(0.5×0.5)/(1×3³)≈0.0093（4）①实现废弃物资源化，减少温室气体排放②可行；降低温度可提高平衡转化率，且催化剂可加快反应速率（5）减少化石能源依赖，实现碳循环利用解析：（3）平衡时各物质浓度：[CO₂]=1mol/L，[H₂]=3mol/L，[CH₃OH]=0.5mol/L，[H₂O]=0.5mol/L，代入Kc表达式计算。（5）社会价值可从“碳中和”“能源安全”“绿色经济”等角度回答，如“推动可再生能源储存，助力实现‘双碳’目标”。三、试题设计说明命题理念：本试题严格遵循2025年高考化学考试大纲要求，以“能力测试为主导”，融合“宏观辨识与微观探析”“变化观念与平衡思想”“证据推理与模型认知”“科学探究与创新意识”四大核心素养。通过钠离子电池、CO₂加氢、可降解塑料等真实创业案例，考查学生运用化学原理解决实际问题的能力。创新导向：非选择题