2025年上学期高一化学学科前沿介绍试题

2025年上学期高一化学学科前沿介绍试题一、选择题（每小题3分，共48分，每小题只有一个选项符合题意）2025年化学诺奖聚焦"动态分子机器"研究，其核心是通过分子尺度的机械运动实现特定功能。下列关于分子机器的说法错误的是A.分子机器的驱动能源可来自化学反应释放的能量B.碳纳米管可用作分子机器的"轨道"或"脚手架"C.分子机器的设计需结合有机合成与超分子化学原理D.分子机器的运动状态可通过红外光谱直接观测我国科学家开发的"液态阳光"技术实现了CO₂到甲醇（CH₃OH）的高效转化，其原理为CO₂+3H₂→CH₃OH+H₂O。下列说法正确的是A.该反应属于复分解反应B.甲醇分子中所有原子共平面C.反应中每生成1mol甲醇转移6mol电子D.该技术可直接将太阳能转化为化学能纳米材料的表面效应使其具有独特的催化性能。将Pt纳米颗粒负载在TiO₂载体上可高效催化CO氧化，反应历程如图所示：（示意图：CO+O₂→CO₂，Pt为活性中心，TiO₂提供氧空位）下列说法错误的是A.该过程涉及氧原子的吸附与转移B.Pt纳米颗粒的尺寸越小，催化活性越高C.TiO₂载体可降低反应的活化能D.反应的总方程式为2CO+O₂=2CO₂2025年新型固态电池采用硫化物电解质（Li₃PS₄），其离子电导率接近液态电解质。下列关于该电池的说法正确的是A.硫化物电解质中只存在离子键B.充电时Li⁺向正极移动C.电池工作时将化学能全部转化为电能D.可避免液态电解质泄漏带来的安全隐患人工智能辅助药物设计已成为医药化学的研究热点。某AI模型预测某有机分子的结构简式为：（结构简式：含苯环、羟基、羧基和碳碳双键）关于该分子的性质推测错误的是A.能与NaHCO₃溶液反应产生CO₂B.能发生加成反应和取代反应C.1mol该分子最多可与3molH₂加成D.其水溶液能使酸性KMnO₄溶液褪色绿色化学理念推动了合成技术革新。工业上采用电催化法制备环氧乙烷（C₂H₄O），反应为：2C₂H₄+O₂→2C₂H₄O，下列说法错误的是A.该反应原子利用率为100%B.可减少传统氯醇法的废水排放C.电催化过程中电能转化为化学能D.环氧乙烷分子中含有非极性共价键量子点（QDs）是一种新型荧光纳米材料，其发光波长随粒径变化而可调。CdSe量子点的晶胞结构如图所示（Se²⁻作面心立方堆积，Cd²⁺填充四面体空隙），下列说法正确的是A.该晶胞中Cd²⁺的配位数为4B.晶胞中Se²⁻的数目为4C.若晶胞参数为anm，则密度为(112+79)/a³g/cm³D.CdSe量子点的发光性能与晶体缺陷无关超分子自组装在生物材料领域应用广泛。某团队利用β-环糊精（含多个羟基的环状分子）与金刚烷衍生物通过氢键组装成纳米胶囊，下列说法正确的是A.β-环糊精与葡萄糖互为同系物B.氢键属于化学键的一种C.该组装过程属于物理变化D.纳米胶囊可用于靶向药物递送我国研制的"嫦娥五号"月壤催化剂可将CO₂和H₂O转化为CH₄。已知该反应的能量变化如图所示，下列说法正确的是（能量图：反应物总能量高于生成物总能量）A.该反应为吸热反应B.催化剂可降低反应的焓变C.断裂化学键吸收的能量大于形成化学键释放的能量D.该技术有助于实现"碳达峰"目标二维材料MXene（如Ti₃C₂Tₓ）因其优异的导电性被用于超级电容器。Ti₃C₂Tₓ的结构中含有-T和-OH官能团，下列说法正确的是A.Ti₃C₂Tₓ属于有机高分子材料B.其导电性主要源于自由电子的定向移动C.官能团-T和-OH可增强材料的亲水性D.Ti元素位于元素周期表第四周期第ⅡB族生物降解塑料聚乳酸（PLA）的合成原理为：nCH₃CH(OH)COOH→[OCH(CH₃)CO]ₙ+nH₂O。下列说法正确的是A.该反应为加聚反应B.PLA的单体是CH₃CH(OH)COOHC.PLA能在酸性条件下发生水解反应D.PLA与聚乙烯的结构相似，性质相同2025年发现的新型超导材料LaH₁₀在高压下具有零电阻特性。下列关于LaH₁₀的说法错误的是A.LaH₁₀中H的化合价为-1B.高压条件可改变LaH₁₀的晶体结构C.超导材料可用于制作远距离输电导线D.La位于元素周期表的f区电催化CO₂还原反应中，某中间体的结构简式为HOOC-CH=CH-COOH。关于该中间体的说法正确的是A.分子中含有2个手性碳原子B.能使溴的四氯化碳溶液褪色C.1mol该物质最多可与2molNaOH反应D.其酸性强于乙酸MOFs材料（金属有机框架）因其多孔结构被用于氢气存储。某MOF材料的结构单元如图所示（含Zn²⁺和对苯二甲酸根），下列说法正确的是A.对苯二甲酸根中所有原子共平面B.Zn²⁺的配位数为4C.该材料可用于吸附CO₂分子D.氢键是维持MOF结构稳定的主要作用力某科研团队利用"分子开关"调控化学反应：当光照时，分子A转化为分子B；黑暗时，分子B恢复为分子A。下列说法正确的是A.该过程属于化学平衡的移动B.分子A和B互为同分异构体C.光照时反应的ΔH>0D.可用于控制药物的释放速率我国科学家开发的"海水电池"以海水为电解质溶液，电池总反应为：4Al+3O₂+6H₂O=4Al(OH)₃。下列说法正确的是A.Al为电池的正极B.正极反应式为O₂+4e⁻+2H₂O=4OH⁻C.电池工作时海水的pH值减小D.每消耗1molAl，电路中转移3mol电子二、填空题（共32分）（8分）碳捕捉技术是实现"双碳"目标的关键。某团队开发的新型胺基吸附剂（R-NH₂）可与CO₂发生如下反应：R-NH₂+CO₂+H₂O⇌R-NH₃⁺+HCO₃⁻（1）该反应涉及的化学键类型有________（填字母）。A.离子键B.共价键C.氢键D.配位键（2）在25℃时，该反应的平衡常数K=1.0×10⁵，若溶液中c(R-NH₃⁺)=0.1mol/L，c(HCO₃⁻)=0.05mol/L，则c(CO₂)=________mol/L（忽略H₂O的浓度）。（3）升高温度，CO₂的吸附量下降，说明该反应的ΔH________0（填">"或"<"）。（8分）纳米药物载体可提高治疗效果并减少副作用。某纳米脂质体的结构如图所示（由磷脂双分子层和胆固醇组成）：（1）磷脂分子的头部具有________性，尾部具有________性。（2）胆固醇的作用是调节脂质体的________（填"流动性"或"硬度"）。（3）若负载抗癌药物阿霉素（呈弱碱性），则药物应包裹在脂质体的________（填"内部水相"或"双分子层"）。（8分）新型催化剂可将甲烷直接转化为甲醇，反应为：CH₄+H₂O₂→CH₃OH+H₂O。（1）该反应中，氧化剂是________（填化学式）。（2）若有16gCH₄参与反应，转移电子的物质的量为________mol。（3）已知H₂O₂的结构式为H-O-O-H，则分子中氧原子的杂化方式为________。（8分）量子点的合成常采用热注入法。以CdSe量子点为例，反应为：Cd(OA)₂+(TMS)₂Se→CdSe+2TMS-OA（OA⁻为油酸根，TMS⁻为三甲基硅基）。（1）Se元素在周期表中的位置是________。（2）TMS-OA的结构简式为(CH₃)₃Si-OOC-R，则分子中含有________个σ键。（3）CdSe量子点的发光波长随粒径增大而________（填"增大"或"减小"）。三、实验题（共12分）某研究小组模拟"人工光合作用"装置（如图所示），利用太阳能将H₂O和CO₂转化为HCOOH。（装置图：左侧为光阳极，右侧为阴极，中间为质子交换膜）（1）光阳极的电极反应式为：。（2）阴极上CO₂发生（填"氧化"或"还原"）反应，生成HCOOH的电极反应式为________。（3）若电路中转移2mol电子，理论上可生成HCOOH________g。（4）该装置的优点是________（答出一点即可）。四、计算题（共8分）工业上用CO₂和H₂合成甲醇的反应为：CO₂(g)+3H₂(g)⇌CH₃OH(g)+H₂O(g)ΔH=-49kJ/mol。在某温度下，将2molCO₂和6molH₂通入2L密闭容器中，5min后达到平衡，测得CH₃OH的浓度为0.5mol/L。（1）计算5min内H₂的平均反应速率________。（2）求该温度下反应的平衡常数K________。（3）若升高温度，平衡常数K将________（填"增大"、"减小"或"不变"）。参考答案及评分标准（部分）一、选择题1.D2.C3.B4.D5.C6.D7.A8.C9.D10.C11.B12.A13.B14.C15.D16.B二、填空题17.（1）B（2）2×10⁻⁶（3