2025年下学期高二化学宇宙科学与化学试题

2025年下学期高二化学宇宙科学与化学试题一、选择题（每小题3分，共45分）关于宇宙起源的主流理论，下列说法正确的是（）A.宇宙起源于一个密度无限大、体积无限小的“奇点”，经过膨胀演化形成今天的宇宙B.宇宙是在固定空间内通过物质聚集逐步形成星系和恒星系统C.宇宙起源于远古时期的一次超新星爆发，物质碎片逐渐冷却形成天体D.宇宙永恒不变，星系间的距离始终保持稳定星际介质中含量最丰富的化学元素是（）A.氢和氦B.碳和氧C.铁和硅D.氮和氖2024年詹姆斯·韦伯望远镜观测到某星际云团含有甲醛（HCHO）分子，该发现支持的观点是（）A.星际空间存在有机分子，可能为生命起源提供物质基础B.甲醛是恒星核聚变的主要产物C.星际云团的温度高于100℃D.甲醛分子在宇宙中以固态形式存在宇宙背景辐射的温度约为2.7K，其本质是（）A.宇宙大爆炸后残留的热辐射B.银河系中心黑洞发出的X射线C.星际尘埃反射的恒星光D.暗物质衰变释放的能量火箭推进剂偏二甲肼（C₂H₈N₂）与四氧化二氮（N₂O₄）反应的化学方程式为：C₂H₈N₂+2N₂O₄=3N₂↑+2CO₂↑+4H₂O↑，下列说法错误的是（）A.该反应属于氧化还原反应B.N₂O₄是氧化剂，C₂H₈N₂是还原剂C.生成1molCO₂时转移8mol电子D.反应产物均为无毒气体某行星大气中检测到SO₂和H₂S，二者发生反应：2H₂S+SO₂=3S↓+2H₂O。若该反应在标准状况下进行，下列说法正确的是（）A.每生成3molS，转移4mol电子B.H₂S是氧化剂，SO₂是还原剂C.该反应在任何条件下都能自发进行D.S在行星表面以单斜硫形式存在暗能量是导致宇宙加速膨胀的主要原因，其物理特性是（）A.具有负压强，能对抗引力作用B.质量密度随宇宙膨胀逐渐增大C.与电磁力和强核力存在相互作用D.可通过粒子对撞实验直接观测恒星内部发生的核聚变反应中，四个氢核（₁¹H）聚变为一个氦核（₂⁴He），释放能量的同时生成（）A.2个正电子和2个中微子B.2个电子和2个光子C.1个质子和1个中子D.1个α粒子和1个γ光子某类地行星表面存在液态水，其pH值约为6.5，下列离子在该水体中可能大量共存的是（）A.Na⁺、Cl⁻、HCO₃⁻、SO₄²⁻B.Fe³⁺、NO₃⁻、OH⁻、K⁺C.Mg²⁺、NH₄⁺、CO₃²⁻、Br⁻D.H⁺、Ca²⁺、SiO₃²⁻、I⁻宇宙中重元素（如金、铀）的主要来源是（）A.大质量恒星的超新星爆发B.白矮星的冷却结晶C.行星内核的放射性衰变D.黑洞吸积盘的物质喷射实验室模拟火星大气（主要成分为CO₂、N₂、Ar），下列操作能鉴别火星大气与地球空气的是（）A.用带火星的木条检验氧气含量B.通过澄清石灰水观察浑浊程度C.测量相同条件下的密度差异D.用pH试纸测定气体酸碱性关于黑洞的化学特性，下列说法合理的是（）A.黑洞吸积盘内存在高温等离子体，可发生复杂化学反应B.黑洞表面能形成稳定的分子结构C.黑洞内部物质以固态形式存在D.黑洞会释放出大量的氧气和氢气月球土壤中含有氦-3（₂³He），其核聚变反应为₂³He+₂³He→₂⁴He+2₁¹H。若完全反应1kg氦-3，释放的能量约为（）（已知：1u=931.5MeV/c²，氦-3质量3.016u，氢核质量1.0078u，氦-4质量4.0026u）A.3.6×10¹⁴JB.7.2×10¹⁴JC.1.4×10¹⁵JD.2.8×10¹⁵J星际空间中存在羟基自由基（·OH），其化学性质活泼，可发生反应：·OH+CO→CO₂+·H。该反应属于（）A.加成反应B.取代反应C.氧化还原反应D.聚合反应2025年我国“天问三号”探测器在火星土壤中发现高氯酸盐（ClO₄⁻），其对生命探测的影响是（）A.破坏细胞的渗透压平衡，抑制微生物活性B.作为能量物质支持生命活动C.促进有机物的合成D.分解产生氧气，改善火星大气二、非选择题（共55分）（一）填空题（每空2分，共20分）宇宙大爆炸后3分钟内发生的_______核合成过程，生成了宇宙中75%的氢和25%的氦（按质量计）。某彗星尾迹中检测到H₂O、CO、CH₃OH等分子，这些物质的共同电子式特点是_______。行星大气的温室效应强度取决于_______和_______，如金星因高浓度CO₂导致表面温度达462℃。实验室用_______（填试剂名称）检验星际尘埃样本中的铁元素，反应现象为_______。暗物质不参与_______相互作用，因此无法通过电磁波直接观测，但可通过_______效应间接探测其存在。（二）简答题（共15分）简述恒星演化过程中化学元素的形成规律，并举例说明不同阶段的典型产物。（7分）分析在太空中进行化学实验与地面实验的主要差异（至少3点），并说明这些差异对实验结果的影响。（8分）（三）计算题（10分）已知某类星体距离地球120亿光年，其光谱中氢原子的Hα线（实验室波长656.3nm）发生红移。（1）计算该类星体的退行速度（已知哈勃常数H₀=70km/s/Mpc，1Mpc≈3.26光年）；（4分）（2）若红移后的波长为λ'，推导λ'与原波长λ₀的关系（用多普勒效应公式v=c·(λ'-λ₀)/λ₀，c为光速），并计算λ'的数值。（6分）（四）实验探究题（10分）课题：模拟彗星撞击地球时的有机化学反应实验目的：探究高能冲击下简单无机物转化为有机物的可能性。实验材料：反应物：固态NH₄Cl（模拟铵盐）、FeS（模拟硫化物矿物）、H₂O冰装置：高压反应釜（模拟撞击高压环境）、激光点火器（模拟冲击能量）、气相色谱-质谱联用仪实验步骤：①将NH₄Cl、FeS和H₂O冰按物质的量比2:1:10混合，装入反应釜并抽真空；②用激光点火器引爆反应釜内的微型炸药，产生瞬时高压（约5GPa）和高温（约2000K）；③反应结束后，收集气体和液态产物，用色谱-质谱联用仪分析成分。（1）预测可能生成的有机物（至少2种），并写出对应的化学方程式。（4分）（2）若实验中检测到CH₃NH₂（甲胺），设计实验验证其存在（简述操作、现象和结论）。（3分）（3）指出该实验设计的一个缺陷，并提出改进方案。（3分）参考答案及评分标准一、选择题（每小题3分）1.A2.A3.A4.A5.D6.A7.A8.A9.A10.A11.B12.A13.B14.C15.A二、非选择题原初（或太初）均含共价键（或共用电子对）温室气体浓度；大气厚度硫氰化钾溶液；溶液变为血红色（或氢氧化钠溶液；生成红褐色沉淀）电磁；引力透镜（或星系旋转曲线）恒星演化中元素形成规律：主序星阶段：氢聚变为氦（如太阳核心的质子-质子链反应）；红巨星阶段：氦聚变为碳、氧（3α过程：3⁴He→¹²C）；大质量恒星：碳聚变生成氖、镁，氧聚变生成硅、硫，最终形成铁核；超新星爆发：通过快中子俘获（r过程）生成金、铀等重元素。（任举3例即可）太空与地面化学实验的差异及影响：微重力环境：沉淀、结晶等依赖重力的过程减慢，胶体稳定性增强；高真空：易导致挥发性物质损失，需密闭系统；强辐射：高能粒子引发化学键断裂，产生自由基，加速反应或导致产物分解；极端温差：影响反应速率，需精确控温装置。（1）退行速度v=H₀×d=70km/s/Mpc×(120亿光年/3.26光年/Mpc)≈2.58×10⁴km/s（2）由v=c·(λ'-λ₀)/λ₀，得λ'=λ₀(1+v/c)代入数据：λ'=656.3nm×(1+2.58×10⁴km/s/3×10⁵km/s)≈656.3nm×1.086=712.7nm（1）可能生成的有机物：HCN：NH₄Cl+FeS→FeCl₂+NH₃+H₂S；NH₃+H₂S→NH₄HS；NH₄HS→HCN+H₂↑（条件：高温高压）CH₄：CO₂+4H₂→CH₄+2H₂O（CO₂来自NH₄