2025年下学期高二化学开放题思维拓展试题（二）

2025年下学期高二化学开放题思维拓展试题（二）一、选择题（每小题只有一个选项符合题意，共10小题）从天然丝缕到高分子材料，纤维的演变推动了人类社会的进程与科技创新。下列属于有机高分子合成纤维的是（）A.北宋《天工开物》记载的“质轻而韧”的葛藤纤维B.小米旗下的高性能电动跑车SU7Ultra大量采用的碳纤维材料C.嫦娥六号月面舱采用玄武岩熔融拉丝制备的硅铝酸盐玻璃纤维D.中科院2024年发布的“绿源丝”生物基聚呋喃二甲酸乙二酯(PEF)纤维设Nₐ为阿伏加德罗常数的值，下列说法正确的是（）A.1L0.1mol/LFeCl₂溶液中Fe²⁺数为0.1NₐB.3.1gB(OH)₃中含有的σ键数为0.3NₐC.22.4LH₂中含有的原子数目为2NₐD.每生成56gFe，转移的电子数为2NₐVC又称“抗坏血酸”，是重要的抗氧化剂，其结构具有特定的化学性质。下列说法不正确的是（）A.VC易溶于水和乙醇B.VC分子中有2个手性碳原子C.VC能使酸性高锰酸钾溶液褪色D.VC与Fe³⁺反应生成紫色配合物下列离子方程式书写正确的是（）A.将铜片插入硝酸银溶液中：Cu+Ag⁺=Cu²⁺+AgB.向稀硫酸中加入铁粉：2Fe+6H⁺=2Fe³⁺+3H₂↑C.向碳酸钠溶液中加入足量盐酸：CO₃²⁻+2H⁺=CO₂↑+H₂OD.Na[Al(OH)₄]溶液和NaHCO₃溶液混合产生白色沉淀：[Al(OH)₄]⁻+HCO₃⁻=Al(OH)₃↓+CO₃²⁻+H₂O《中华本草》等重要典籍记载，炉甘石(ZnCO₃)入药，可用于治疗皮肤炎症或表面创伤。下列说法不正确的是（）A.Zn元素位于元素周期表的ds区B.基态Zn²⁺的价电子排布式为3d⁸4s²C.ZnCO₃中含有离子键和极性键D.ZnCO₃中阴离子的空间结构为平面三角形下列实验方法或操作正确且能达到相应实验目的的是（）|选项|实验方法或操作|实验目的||----|----|----||A|将一定浓度的双氧水与NaHSO₃溶液混合|证明H₂O₂具有还原性||B|一定条件下混合气体中通入一定量的H₂|除去乙烷中混有的乙烯||C|将铜丝与浓硫酸加热反应后的气体通入品红溶液|验证浓硫酸具有强氧化性||D|用pH试纸分别测浓度均为0.1mol/L的CH₃COONa溶液和NaClO溶液的pH|验证电离常数：Kₐ(CH₃COOH)>Kₐ(HClO)|M、W、X、Y、Z为五种短周期主族元素，原子序数依次增大，它们的原子序数之和为28。Y元素基态原子含有3个未成对电子；MZ的水溶液能用于刻蚀玻璃；五种元素能形成特定结构的化合物。下列说法不正确的是（）A.电负性：X>Y>ZB.原子半径：X>Y>ZC.简单氢化物的沸点：X>Y>ZD.该分子中W与Y间存在配位键长安大学、香港科技大学团队设计了基于尿素电氧化技术的空间站新型污水回用系统，为空间站内水资源的循环利用提供了新思路。尿液处理转化流程图如下：尿液→尿素电解模块→H₂、CO₂→H₂O（甲烷燃料电池）、CH₄。下列说法不正确的是（）A.CO(NH₂)₂分子中碳原子的杂化方式为sp³B.尿素电解模块中，尿素发生氧化反应C.Sabatier反应器中发生的反应为：CO₂+4H₂=CH₄+2H₂OD.甲烷燃料电池(酸性)中的正极反应为：O₂+4H⁺+4e⁻=2H₂O费托合成是以合成气为原料，在催化剂和适当条件下合成烷烃的工艺过程。在容积为1L的密闭容器中充入1.6molCO和6.6molH₂，加入催化剂发生如下反应：反应Ⅰ3H₂(g)+CO(g)⇌CH₄(g)+H₂O(g)△H<0；反应Ⅱ5H₂(g)+2CO(g)⇌C₂H₆(g)+2H₂O(g)△H<0。10min后，测得CH₄、C₂H₆物质的量随温度变化的情况如图所示（图中A(500,0.3)、B(550,0.6)、C(650,0.2)）。已知生成CH₄反应的选择性=（消耗CO用于生成CH₄的物质的量/消耗CO的总物质的量）×100%。下列说法不正确的是（）A.合成CH₄反应的活化能较小B.合成CH₄反应的平衡常数：K(A)>K(B)C.C点，反应Ⅰ、反应Ⅱ均已达到平衡D.650K时，合成CH₄反应的选择性为33.3%向AgCl饱和溶液(含有足量AgCl固体)中滴加氨水，发生反应：Ag⁺+NH₃⇌[Ag(NH₃)]⁺K₁；[Ag(NH₃)]⁺+NH₃⇌[Ag(NH₃)₂]⁺K₂。溶液中，含银粒子和NH₃的物质的量浓度的负对数关系如图所示（图中曲线Ⅰ、Ⅱ分别对应不同含银粒子）。下列说法不正确的是（）A.曲线Ⅰ可视为-lgc(Ag⁺)随-lgc(NH₃)变化的曲线B.反应Ⅰ的平衡常数K₁=10³.²⁴C.c点NH₃的物质的量浓度为10⁻³.⁵²mol/LD.向溶液中滴加硝酸，会使[Ag(NH₃)₂]⁺的浓度减小二、非选择题（共5小题）根据要求回答下列问题。（1）向淀粉KI溶液中滴加新制氯水，溶液先变蓝，后褪色。写出反应过程中的离子方程式。（2）工业上用氮气和硅在高温下反应制备氮化硅，生成的Si₃N₄沉积在石墨表面，形成一层致密的氮化硅层。写出该反应的化学方程式。（3）将SbCl₃缓缓加入大量水中制备Sb₂O₃，后期加入适量氨水。写出反应过程总的化学方程式。铝碳酸镁是一种常用的抗酸药，用于治疗胃溃疡、十二指肠溃疡、胃酸过多症及胃炎等。其组成可表示为AlₐMgᵦ(OH)ₙ(CO₃)ₘ·xH₂O。（1）写出铝元素基态原子的价层电子排布式。（2）取一定量铝碳酸镁样品，加入足量盐酸，产生CO₂气体，经过计算得到反应物Al(OH)₃、Mg(OH)₂、NaHCO₃的质量之比（表示为最简整数比）。（3）铝碳酸镁热分解过程中，第一阶段失去晶体中间层中的结晶水，失重率约为12.0%；第二阶段失去结构水、碳酸根分解，失重率约为31.2%。写出经两次分解后最终得到的固体产物的化学式。（已知：失重率=（失去物质的质量/原始固体的质量）×100%）金属镓是一种重要的半导体材料，被誉为“电子工业的脊梁”，是打破国外技术封锁的战略性反制手段。作为地壳中的稀有分散元素，金属镓主要从氧化铝生产流程中回收提取，现已成为先进半导体产业链中不可或缺的核心原材料。（1）镓元素位于元素周期表的第几周期第几族？其原子序数为多少？（2）写出Ga与NaOH溶液反应的化学方程式，类比Al与NaOH溶液的反应。（3）GaAs是一种重要的半导体材料，其晶体结构与金刚石相似。写出GaAs的电子式，并分析其晶体类型及主要性质。在一定条件下，在密闭容器中进行的反应：P(g)+Q(g)⇌R(g)+S(g)。（1）下列说法中可以充分说明这一反应已经达到化学平衡状态的是（）A.P、Q、R、S的浓度相等B.P、Q、R、S在密闭容器中共存C.用P的浓度表示的化学反应速率与用Q的浓度表示的化学反应速率相等D.正、逆反应都在进行并且P、Q、R、S的浓度不再变化（2）若该反应在恒温恒容条件下进行，初始加入P和Q的浓度均为1mol/L，达到平衡时P的转化率为50%，则该反应的平衡常数K为多少？（3）若升高温度，该反应的平衡常数K增大，则该反应的△H是大于0还是小于0？说明理由。某研究性学习小组设计了如下实验方案，探究铁及其化合物的性质。（1）将铁粉加入到足量的稀硝酸中，观察到的现象是什么？写出反应的化学方程式。（2）向上述反应后的溶液中加入过量的NaOH溶液，观察到的现象是什么？写出相关的离子方程式。（3）将上述沉淀暴露在空气中一段时间，观察到的现象是什么？写出相关的化学方程式。（4）若要验证Fe³⁺的氧化性，可以选择哪些试剂？并写出相应的实验现象和离子方程式。三、计算题（共1小题）取一定量的Na₂CO₃和NaHCO₃的混合物，加热至恒重，收集到标准状况下的气体2.24L。向剩余固体中加入足量的盐酸，产生标准状况下的气体4.48L。（1）计算原混合物中Na₂CO₃和NaHCO₃的物质的量之比。（2）若将原混合物溶于水，加入足量的Ca(OH)₂溶液，产生沉淀的质量是多少？参考答案及解析一、选择题D解析：有机高分子合成纤维是指通过化学合成方法制得的高分子材料加工而成的纤维。A项葛藤纤维属于天然纤维；B项碳纤维属于无机非金属材料；C项硅铝酸盐玻璃纤维属于无机非金属材料；D项聚呋喃二甲酸乙二酯(PEF)纤维是通过聚合反应制得的有机高分子材料，属于合成纤维。B解析：A项Fe²⁺会发生水解，1L0.1mol/LFeCl₂溶液中Fe²⁺数小于0.1Nₐ；B项3.1gB(OH)₃的物质的量为0.05mol，每个B(OH)₃分子中含有3个B-Oσ键和3个O-Hσ键，共6个σ键，所以0.05molB(OH)₃中含有的σ键数为0.3Nₐ；C项未指明标准状况，22.4LH₂的物质的量不一定是1mol；D项生成56gFe（即1mol），若Fe由+3价还原得到，转移电子数为3Nₐ。D解析：VC分子中含有多个羟基，易溶于水和乙醇，A项正确；VC分子中有2个手性碳原子，B项正确；VC具有还原性，能被酸性高锰酸钾溶液氧化，使其褪色，C项正确；VC与Fe³⁺反应，Fe³⁺被还原为Fe²⁺，不会生成紫色配合物，D项错误。C解析：A项电荷不守恒，正确的离子方程式为Cu+2Ag⁺=Cu²⁺+2Ag；B项稀硫酸与铁粉反应生成Fe²⁺，正确的离子方程式为Fe+2H⁺=Fe²⁺+H₂↑；C项向碳酸钠溶液中加入足量盐酸，反应生成CO₂和H₂O，离子方程式正确；D项正确的离子方程式为[Al(OH)₄]⁻+HCO₃⁻=Al(OH)₃↓+CO₃²⁻+H₂O。B解析：Zn元素位于元素周期表的第四周期ⅡB族，属于ds区，A项正确；基态Zn原子的价电子排布式为3d¹⁰4s²，失去2个电子形成Zn²⁺，价电子排布式为3d¹⁰，B项错误；ZnCO₃中Zn²⁺与CO₃²⁻之间存在离子键，CO₃²⁻中C与O之间存在极性键，C项正确；CO₃²⁻的空间结构为平面三角形，D项正确。D解析：A项双氧水与NaHSO₃溶液混合，H₂O₂表现氧化性，将HSO₃⁻氧化为SO₄²⁻；B项乙烷中混有的乙烯，通入H₂会引入新的杂质H₂；C项铜丝与浓硫酸加热反应后的气体中含有SO₂和水蒸气，SO₂能使品红溶液褪色，可验证浓硫酸具有强氧化性；D项用pH试纸分别测浓度均为0.1mol/L的CH₃COONa溶液和NaClO溶液的pH，pH越小，对应酸的酸性越强，电离常数越大，可验证Kₐ(CH₃COOH)>Kₐ(HClO)。A解析：根据题意，M、W、X、Y、Z为五种短周期主族元素，原子序数依次增大，原子序数之和为28，Y元素基态原子含有3个未成对电子，则Y可能为N或P；MZ的水溶液能用于刻蚀玻璃，MZ为HF，所以M为H，Z为F；则Y只能为N，原子序数为7，M、Z的原子序数之和为1+9=10，所以W、X的原子序数之和为28-10-7=11，且原子序数依次增大，所以W为B，X为O。电负性：F>O>N，即Z>X>Y，A项错误；原子半径：B>N>F，即W>Y>Z，B项错误；简单氢化物的沸点：H₂O>NH₃>HF，即X>Y>Z，C项正确；该分子中B与N间存在配位键，D项正确。A解析：CO(NH₂)₂分子中碳原子与两个氨基和一个羰基相连，杂化方式为sp²，A项错误；尿素电解模块中，尿素失去电子，发生氧化反应，B项正确；Sabatier反应器中CO₂与H₂反应生成CH₄和H₂O，化学方程式为CO₂+4H₂=CH₄+2H₂O，C项正确；甲烷燃料电池(酸性)中，正极O₂得到电子，与H⁺结合生成H₂O，电极反应为O₂+4H⁺+4e⁻=2H₂O，D项正确。C解析：由图可知，温度较低时，CH₄的生成速率较快，说明合成CH₄反应的活化能较小，A项正确；该反应为放热反应，升高温度，平衡逆向移动，平衡常数减小，所以K(A)>K(B)，B项正确；C点时，CH₄和C₂H₆的物质的量仍在变化，反应未达到平衡，C项错误；650K时，生成CH₄的物质的量为0.2mol，生成C₂H₆的物质的量为0.2mol，根据反应方程式，消耗CO的物质的量为0.2mol+2×0.2mol=0.6mol，合成CH₄反应的选择性为(0.2mol/0.6mol)×100%=33.3%，D项正确。B解析：曲线Ⅰ表示-lgc(Ag⁺)随-lgc(NH₃)变化的曲线，曲线Ⅱ表示-lgc{[Ag(NH₃)]⁺}随-lgc(NH₃)变化的曲线，A项正确；反应Ⅰ的平衡常数K₁=c{[Ag(NH₃)]⁺}/[c(Ag⁺)·c(NH₃)]，取曲线Ⅰ和曲线Ⅱ的交点(1,5.16)，此时c(Ag⁺)=c{[Ag(NH₃)]⁺}，c(NH₃)=10⁻¹mol/L，所以K₁=1/c(NH₃)=10¹=10¹.⁰⁰，B项错误；根据图像，c点-lgc(NH₃)=3.52，所以NH₃的物质的量浓度为10⁻³.⁵²mol/L，C项正确；向溶液中滴加硝酸，H⁺与NH₃结合生成NH₄⁺，使平衡逆向移动，[Ag(NH₃)₂]⁺的浓度减小，D项正确。二、非选择题（1）Cl₂+2I⁻=2Cl⁻+I₂（溶液变蓝）；5Cl₂+I₂+6H₂O=10Cl⁻+2IO₃⁻+12H⁺（溶液褪色）（2）3Si+2N₂=Si₃N₄（高温）（3）2SbCl₃+3H₂O+2NH₃·H₂O=Sb₂O₃↓+6NH₄Cl+H₂O（1）3s²3p¹（2）根据反应生成CO₂的量，结合原子守恒计算，得出Al(OH)₃、Mg(OH)₂、NaHCO₃的质量之比为26:29:42（3）经过两次分解，失去结晶水和结构水、碳酸根分解，最终得到的固体产物为Al₂O₃·MgO（1）镓元素位于元素周期表的第四周期ⅢA族，原子序数为31（2）2Ga+2NaOH+6H₂O=2Na[Ga(OH)₄]+3H₂↑（3）GaAs的电子式为Ga:As:，其晶体类型为原子晶体，具有熔点高、硬度大、不导电等性质（1）D解析：化学平衡状态的标志是正逆反应速率相等，各物质的浓度不再变化，D项正确（2）初始浓度：c(P)=1mol/L，c(Q)=1mol/L，平衡时P的转化率为50%，则平衡浓度：c(P)=0.5mol/L，c(Q)=0.5mol/L，c(R)=0.5mol/L，c(S)=0.5mol/L，平衡常数K=[c(R)·c(S)]/[c(P)·c(Q)]=(0.5×0.5)/(0.5×0.5)=1（3）△H>0解析：升高温度，平衡常数K增大，说明平衡正向移动，正反应为吸热反应，△H>0（1）现象：铁粉逐渐溶解，有气泡产生，溶液变为黄色，反应后溶液中有棕色气体产生。化学方程式：Fe+4HNO₃(稀)=Fe(NO₃)₃+NO↑+2H₂O（2）现象：产生红褐色沉淀。离子方程式：Fe³⁺+3OH⁻=Fe(OH)₃↓（3）现象：红褐色沉淀逐渐变为红棕色。化学方程式：4Fe(OH)₂+O₂+