2025年上学期高一化学学科前沿介绍试题（二）

2025年上学期高一化学学科前沿介绍试题（二）一、选择题（每题3分，共30分）2025年北京化学理论与机制研讨会指出，人工智能正推动化学研究范式变革。下列AI在化学中的应用，不涉及化学反应原理的是（）A.基于机器学习预测有机合成路线B.利用分子模拟筛选新型超导材料C.通过图像识别分析实验现象D.构建动力学模型优化工业催化反应我国科学家开发的“AI实验温控安全卫士系统”通过温度预测模型保障实验室安全，其核心原理是（）A.利用红外光谱实时监测分子振动B.基于历史数据训练算法预测温度变化C.通过密度泛函理论计算反应焓变D.借助质谱分析追踪反应中间体2025年新能源材料领域重点突破高温超导技术，某超导材料临界温度（Tc）为-196℃，该温度对应的热力学温标为（）A.77KB.127KC.273KD.469K锂离子电池放电反应方程式为：Li₁₋ₓCoO₂+LiₓC₆→LiCoO₂+6C，下列说法正确的是（）A.LiCoO₂发生氧化反应B.该过程将电能转化为化学能C.每转移1mol电子，生成6molCD.LiₓC₆是电池的正极材料华东理工大学“创新素养课程”展示了AI简化海水淡化实验的案例。海水中含Na⁺、Mg²⁺、Cl⁻等离子，AI通过分析离子迁移规律优化电解效率，其中Mg²⁺在电解池中（）A.向阳极移动并发生氧化反应B.向阴极移动并发生还原反应C.向阳极移动并发生还原反应D.向阴极移动并发生氧化反应新型储氢材料LiAlH₄的释氢反应为：LiAlH₄→LiH+Al+3/2H₂↑，下列说法错误的是（）A.LiAlH₄中H的化合价为-1B.该反应属于氧化还原反应C.1molLiAlH₄完全分解可生成33.6LH₂（标准状况）D.LiH的电子式为Li⁺[:H]⁻2025年某课题组利用AI设计新型催化剂，将CO₂转化为甲酸（HCOOH），该反应中CO₂体现的性质与下列反应一致的是（）A.CO₂与水反应B.CO₂与CaO反应C.CO₂与C反应（高温）D.CO₂与Na₂O₂反应实验室模拟“智能环境感知系统”，通过传感器监测教室空气质量。若检测到CO₂浓度过高，系统会自动联动通风设备。下列关于CO₂的说法错误的是（）A.是直线形非极性分子B.可用于制作干冰作制冷剂C.通入CaCl₂溶液可产生白色沉淀D.是酸雨形成的主要污染物之一某AI模型通过分析元素周期表规律预测未知元素性质，若119号元素符号为Uue，下列推测合理的是（）A.属于非金属元素B.最高价氧化物对应水化物呈碱性C.原子半径小于CsD.单质在常温下呈气态2025年“化学与可持续发展”论坛强调“原子经济性”。下列合成路线原子利用率最高的是（）A.工业制硝酸：NH₃→NO→NO₂→HNO₃B.合成乙醇：CH₂=CH₂+H₂O→CH₃CH₂OHC.制备CuSO₄：Cu+2H₂SO₄(浓)→CuSO₄+SO₂↑+2H₂OD.侯氏制碱法：NaCl+NH₃+CO₂+H₂O→NaHCO₃↓+NH₄Cl二、非选择题（共70分）（一）填空题（每空2分，共20分）2025年华东理工大学开发的“智能电解系统”利用AI优化海水提溴工艺，其核心反应为Cl₂+2Br⁻=2Cl⁻+Br₂，该反应中氧化剂与还原剂的物质的量之比为______，当生成1molBr₂时，转移电子数为______。高温超导材料YBa₂Cu₃O₇的晶胞中含______种元素，其中Cu的化合价为+2和+3，若+2价Cu与+3价Cu的数目之比为2:1，则该化合物的化学式可表示为______。AI驱动的“虚拟实验室”可模拟钠与水反应：2Na+2H₂O=2NaOH+H₂↑。若将0.1molNa投入99.46g水中，所得溶液的质量分数为______；若将反应后溶液稀释至1L，其pH为______。某课题组利用强化学习算法设计“智慧教室环境系统”，通过CO₂传感器数据调节通风。CO₂的摩尔质量为______，标准状况下4.48LCO₂中含有的氧原子数为______。（二）简答题（共25分）（12分）2025年“化学与AI融合”国际会议提出“数据驱动化学”理念。（1）简述AI在新型电池材料研发中的两个应用案例（6分）；（2）从原子结构角度解释，AI预测Li⁺与Na⁺的水合能差异时需重点考虑的因素（6分）。（13分）某高中开展“AI+化学实验”项目，学生设计“智能温度控制系统”研究反应速率。（1）写出Zn与稀硫酸反应的离子方程式，并指出该反应的能量转化形式（5分）；（2）若AI模型预测：30℃时反应速率为v，40℃时为2v，不考虑催化剂影响，解释速率变化的原因（4分）；（3）实验中发现，温度过高时速率反而下降，推测可能的原因（4分）。（三）计算题（共25分）（12分）2025年某企业利用AI优化锂离子电池正极材料LiCoO₂的制备工艺，具体流程如下：Co₃O₄+Li₂CO₃→LiCoO₂+CO₂↑（未配平）（1）配平上述化学方程式（4分）；（2）若投入11.85kgCo₃O₄（纯度96%）和足量Li₂CO₃，理论上可制备LiCoO₂的质量（8分）。（13分）氢能是2025年新能源重点发展方向，某团队开发的“AI储氢模型”预测：1molLiAlH₄在25℃、101kPa下完全分解释放3molH₂，吸收热量30kJ。（1）写出该反应的热化学方程式（5分）；（2）若用该反应提供氢能，要获得1000LH₂（标准状况），至少需要LiAlH₄的质量（8分）。三、拓展探究题（共15分）2025年“青少年科技创新大赛”中，某项目利用AI识别校园植物中的黄酮类化合物，其分子结构如图1所示。（1）该分子的分子式为______，分子中含有的官能团名称为______（4分）；（2）设计实验验证该化合物的还原性（写出试剂、现象和结论，6分）；（3）结合高一化学知识，简述AI在分析物质结构与性质关系中的优势（5分）。（注：图1为黄酮类化合物结构简式，含苯环、羰基、羟基等官能团）参考答案及评分标准（部分题目提示）C（图像识别属于物理信号处理，不涉及化学反应）B（AI通过历史数据训练预测模型，提前预警温度异常）A（热力学温度T=t+273，-196℃+273=77K）（1）①预测电解质材料的离子电导率；②优化电极材料的微观结构（合理即可）（2）核电荷数、电子层数、原子半径（或离子半径）差异命题说明前沿性：融入2025年AI+化学、高温超导、新能源材料等热点，如第1题结合北京化学研讨会内容，第19题呼应青少年科创大赛主题。基础性：覆盖高一核心知识，如氧化还原反