2026年上半年教师资格证《化学学科知识与教学能力》(高级中学)试题及答案

2026年上半年教师资格证《化学学科知识与教学能力》(高级中学)试题及答案1.（单项选择）下列关于原子轨道的叙述，正确的是A.2p轨道能量一定高于2s轨道B.3d轨道在氢原子中能量低于4s轨道C.同一电子层中，s轨道的径向分布有n−1个节面D.多电子原子中，l值相同的轨道能量随n增大而升高答案：D解析：A项氢原子中2s、2p简并；B项氢原子能级仅与n有关，3d>4s错误；C项s轨道径向节面数为n−1−l=n−1，但“节面”通常指径向节面，表述易误解；D项l相同，n越大能量越高，正确。2.（单项选择）下列实验方案能达到预期目的的是A.用pH试纸测定1×10⁻⁸mol·L⁻¹盐酸的pHB.以酚酞为指示剂，用0.01mol·L⁻¹NaOH滴定0.01mol·L⁻¹CH₃COOH，测定醋酸电离常数C.将电石与水反应生成的气体直接通入酸性高锰酸钾溶液，检验乙炔的还原性D.用饱和NaHCO₃溶液除去CO₂中混有的SO₂后，再通过浓硫酸干燥答案：D解析：A项超出pH试纸下限；B项突跃范围小，误差大；C项电石气含H₂S等干扰；D项SO₂与NaHCO₃反应生成CO₂，CO₂不反应，再干燥即可。3.（单项选择）下列关于化学键与晶体性质的对应关系，错误的是A.金刚石中C−C键能大，故熔点高B.NaCl晶体中离子键强，故常温下导电性差C.干冰升华时破坏共价键，故升华焓大D.石墨层内C−C键长短，故层内硬度大答案：C解析：干冰升华破坏分子间作用力，非共价键。4.（单项选择）下列离子方程式书写正确的是A.向NaAlO₂溶液中通入过量CO₂：AlO₂⁻+CO₂+2H₂O=Al(OH)₃↓+HCO₃⁻B.用惰性电极电解CuSO₄溶液：2Cu²⁺+2H₂O=2Cu+O₂↑+4H⁺C.向FeI₂溶液中通入少量Cl₂：2Fe²⁺+Cl₂=2Fe³⁺+2Cl⁻D.向Na₂S₂O₃溶液中滴加稀H₂SO₄：S₂O₃²⁻+2H⁺=S↓+SO₂↑+H₂O答案：A解析：B项缺电子转移配平；C项I⁻优先被氧化；D项产物应为S↓+SO₂↑+H₂O但电荷未平；A项正确。5.（单项选择）下列关于化学反应速率的说法，正确的是A.升高温度使活化分子百分数增大，速率常数k增大B.催化剂通过降低活化能，使ΔH变得更负C.增大压强一定使气体反应速率加快D.反应级数一定是简单的正整数答案：A解析：B项ΔH不变；C项若反应物全为固体或液体则无效；D项可为分数或负数。6.（单项选择）下列各组离子在指定溶液中能大量共存的是A.pH=1的溶液：Fe³⁺、NH₄⁺、SCN⁻、SO₄²⁻B.由水电离出的c(H⁺)=10⁻¹²mol·L⁻¹的溶液：Na⁺、AlO₂⁻、NO₃⁻、Cl⁻C.加入铝粉放出H₂的溶液：Cu²⁺、Mg²⁺、NO₃⁻、Cl⁻D.透明澄清的溶液：Cr₂O₇²⁻、C₂H₅OH、H⁺、Na⁺答案：B解析：A项Fe³⁺与SCN⁻络合；C项若为HNO₃环境不放H₂；D项Cr₂O₇²⁻氧化乙醇；B项既可能强酸也可能强碱，AlO₂⁻在强碱中稳定。7.（单项选择）下列关于电化学的叙述，正确的是A.标准氢电极的电极电势在任何温度下均为0VB.铅蓄电池放电时，负极质量增加，正极质量减少C.电解精炼铜时，粗铜作阴极，纯铜作阳极D.在原电池中，电子由负极经电解质溶液流向正极答案：A解析：B项两极均生成PbSO₄质量增加；C项粗铜为阳极；D项电子经外电路。8.（单项选择）下列关于有机反应机理的描述，正确的是A.苯的硝化反应中，浓硫酸仅作脱水剂B.SN2反应中，手性中心构型发生Walden转化C.烯烃与Br₂的加成经碳正离子中间体D.醛与醇缩合生成半缩醛的反应为亲电取代答案：B解析：A项还生成NO₂⁺；C项经溴鎓离子；D项亲核加成。9.（单项选择）下列实验现象与结论对应正确的是A.向苯酚钠溶液中通CO₂，溶液变浑浊，说明碳酸酸性强于苯酚B.向蛋白质溶液加CuSO₄出现沉淀，说明蛋白质发生盐析C.向Fe(NO₃)₂溶液中滴加稀H₂SO₄，溶液变浅绿，说明NO₃⁻在酸性下氧化Fe²⁺D.向AgNO₃溶液中滴加Na₂S₂O₃，先出现白色沉淀后溶解，说明Ag⁺与S₂O₃²⁻生成配离子答案：A解析：B项CuSO₄使蛋白质变性；C项溶液仍浅绿，现象描述错；D项Ag₂S₂O₃不稳定分解变黑。10.（单项选择）下列关于化学学科核心素养的表述，符合《普通高中化学课程标准（2020年版）》精神的是A.“宏观辨识与微观探析”素养要求学生能用VSEPR理论预测所有分子形状B.“变化观念与平衡思想”素养强调运用Q与K比较判断反应方向C.“科学探究与创新意识”素养要求每个学生独立完成原创性科研课题D.“社会责任”素养只需在选修模块中渗透答案：B解析：A项“所有”过于绝对；C项“原创性科研”超课标；D项必修亦需渗透。11.（简答）某教材在“化学反应速率”一节给出“锌与稀硫酸反应制氢气”的实验，请回答：（1）该实验用于探究哪些影响因素？（2）若用此实验引导学生建构“碰撞理论”模型，教师应如何设问？（3）指出学生可能产生的迷思概念，并给出矫正策略。答案：（1）温度、硫酸浓度、锌粒表面积（状态）、催化剂（如CuSO₄微量）。（2）教师可追问：①为何锌粉比锌粒产气快？②升高温度速率加快，是否因分子“更活泼”？③若将硫酸稀释10倍，速率下降，仅因“浓度小”吗？引导学生用“有效碰撞”解释。（3）迷思：①“浓度大分子跑得更快”；②“温度升高使分子变大”；③“催化剂提供能量”。矫正：用动画演示碰撞取向、能量分布曲线，让学生动手测不同温度下1min内H₂体积，绘制v‐T图，再讨论活化能含义。12.（诊断）学生在解答“电解饱和食盐水”题目时，常写出“阳极反应：2Cl⁻−2e⁻=Cl₂↑”。教师如何诊断并纠正其对“放电顺序”的理解偏差？答案：诊断：学生未考虑OH⁻存在，仅记“Cl⁻>OH⁻”顺序，忽视浓度效应。纠正：①实验演示：用pH试纸靠近阳极区先变红后褪色，说明Cl₂溶于水生成HClO；②给出电极电势：φ°(Cl₂/Cl⁻)=+1.36V，φ°(O₂/OH⁻)=+0.40V，但[Cl⁻]≈5mol·L⁻¹，用能斯特方程计算φ(Cl₂/Cl⁻)≈+1.33V，φ(O₂/OH⁻)≈+0.81V，Cl⁻仍优先；③若用极稀NaCl，阳极得O₂，让学生对比观察，建构“浓度影响放电顺序”观念。13.（教学设计）请以“沉淀溶解平衡”为主题，设计一节45分钟课堂的完整教学流程，要求体现“素养导向、问题驱动、证据推理”，并给出板书设计。答案：【教学目标】1.能说出沉淀溶解平衡表达式及Ksp含义；能用Q与Ksp比较预测沉淀生成或溶解。2.通过“锅炉水垢”真实情境，经历提出问题→实验获取证据→模型建构→解释实际问题的过程，发展“宏观辨识与微观探析”“科学态度”素养。3.体验化学对工业与生活的价值，增强社会责任感。【重难点】用Q与Ksp定量判断沉淀方向；理解“同离子效应”与“pH调节”对溶解度的影响机理。【流程】一、情境导入（5min）视频：某热电厂因水垢停产检修，损失百万。教师提问：水垢为何在高温区更易形成？能否用化学方法预防？二、实验探究（15min）分组实验：①向0.01mol·L⁻¹Ca(OH)₂溶液中滴加Na₂CO₃，观察白色沉淀；②取上层清液加酚酞，红色；③继续通CO₂，沉淀溶解，红色褪去。学生记录现象，提出假设：存在CaCO₃(s)⇌Ca²⁺(aq)+CO₃²⁻(aq)平衡。三、模型建构（10min）教师引导：1.写出平衡表达式，定义Ksp；2.计算实验条件下Q，与Ksp比较；3.通CO₂后CO₃²⁻浓度降低，Q<Ksp，沉淀溶解。板书：Ksp=[Ca²⁺][CO₃²⁻]，Q<Ksp→溶解。四、拓展应用（10min）任务：若锅炉水含0.01mol·L⁻¹Ca²⁺、0.001mol·L⁻¹CO₃²⁻，80℃时Ksp(CaCO₃)=2.8×10⁻⁹，判断是否沉淀？若加Na₃PO₄，生成Ca₃(PO₄)₂（Ksp=2.0×10⁻²⁹），能否实现“阻垢”？学生分组计算，汇报：PO₄³⁻使Ca²⁺降至极低，远小于CO₃²⁻所能维持的最低[Ca²⁺]，结论：磷酸盐更有效。五、反思总结（3min）学生用“一句话”概括沉淀溶解平衡的核心思想：动态平衡、Q与Ksp比较、条件移动。六、作业查阅“绿色阻垢剂”文献，写300字建议书，呼吁电厂采用环境友好技术。【板书】沉淀溶解平衡1.表达式：CaCO₃(s)⇌Ca²⁺+CO₃²⁻Ksp=[Ca²⁺][CO₃²⁻]2.判断：Q>Ksp沉淀Q=Ksp饱和Q<Ksp溶解3.应用：同离子效应、pH调节、阻垢剂14.（案例分析）阅读材料并回答问题：某教师执教“原电池”时，先演示“Cu‐Zn原电池”使二极管发光，再让学生分组制作“水果电池”。课堂气氛活跃，但课后作业显示，30%学生将“水果酸度越高，电压越大”归因于“酸提供电子”。（1）指出学生错误概念；（2）分析教师教学中的不足；（3）给出改进方案。答案：（1）学生认为酸是“电子供体”，混淆了电荷载体与反应物，实际电子由Zn失去经导线流向Cu，H⁺在Cu表面得电子。（2）不足：①未明确“电极反应”书写；②未用数字电压表测不同水果的E，并与标准值对比；③缺少对“电动势来源”的微观解释。（3）改进：①先让学生预测：若将Zn、Cu插入同一柠檬，为何有E？②用传感器实时记录电流方向，验证电子流向；③给出标准电极电势，计算E°cell，再测实际E，讨论超电势；④布置家庭实验：用苹果、土豆、可乐对比，绘制酸度‐电压图，撰写“酸度并非越大越好”的小报告，深化“电动势取决于电极材料与离子浓度”本质。15.（计算综合）工业上用接触法制硫酸，主要反应：2SO₂(g)+O₂(g)⇌2SO₃(g)ΔH=−198kJ·mol⁻¹（1）若在体积为2L的密闭容器中充入8molSO₂、6molO₂，平衡时SO₃体积分数为60%，求该温度下Kc；（2）若升高温度至T₂，Kc变为原的一半，求T₂相对于T₁的变化方向，并说明对产率的影响；（3）实际生产采用常压、450℃、V₂O₅催化，请结合速率与平衡知识解释为何不采用高压与低温？答案：（1）设SO₂转化2x，列三段式：2SO₂+O₂⇌2SO₃始/mol860变/mol−2x−x+2x平/mol8−2x6−x2x总物质的量=14−x，SO₃体积分数=2x/(14−x)=0.6，解得x=3.5mol。平衡浓度：[SO₂]=1mol·L⁻¹，[O₂]=1.25mol·L⁻¹，[SO₃]=3.5mol·L⁻¹Kc=[SO₃]²/([SO₂]²[O₂])=3.5²/(1²×1.25)=9.8L·mol⁻¹（2）Kc减小→平衡左移→正反应放热，升高温度使平衡向吸热方向移动，故T₂>T₁，产率下降。（3）高压虽使平衡右移，但SO₂转化率已>97%，加压对产率提升有限，且增加设备成本；低温虽有利平衡，但速率极慢，450℃时V₂O₅活性最高，综合经济效益最佳。16.（实验综合）某研究小组用碘量法测定葡萄酒中SO₂残留量，步骤如下：a.取葡萄酒50.00mL，用NaOH碱化，加过量H₂O₂，使SO₂氧化为SO₄²⁻；b.加BaCl₂生成BaSO₄，过滤、洗涤、干燥，得BaSO₄质量0.0583g；c.计算SO₂质量浓度。（1）写出SO₂被H₂O₂氧化的离子方程式；（2）计算SO₂质量浓度（mg·L⁻¹）；（3）若未洗涤沉淀，结果偏高还是偏低？说明理由；（4）为何不用直接碘量法（即I₂滴定SO₂）？给出可能干扰。答案：（1）SO₂+H₂O₂=SO₄²⁻+2H⁺（2）n(BaSO₄)=0.0583g/233g·mol⁻¹=2.50×10⁻⁴mol=n(SO₂)m(SO₂)=2.50×10⁻⁴mol×64g·mol⁻¹=16mg质量浓度=16mg/0.050L=320mg·L⁻¹（3）偏高；未洗涤使沉淀表面附着BaCl₂等可溶性盐，称得质量偏大。（4）葡萄酒含酚类、抗坏血酸等还原性物质，亦消耗I₂，导致结果偏高；先氧化为SO₄²⁻可消除干扰。17.（课程评价）阅读某校“化学必修第一册”单元测试题：“请写出实验室制取并收集氨气的装置图，并说明验满方法。”该题被批评“重记忆轻探究”。请重新设计一道表现性任务，评价学生是否真正理解“气体制备与性质”的核心概念，并给出评分量规。答案：表现性任务：“学校实验室需制备纯净氨气用于银镜反应，现有试剂：浓氨水、NaOH固体、CaO、碱石灰、无水CaCl₂、P₂O₅。请：1.设计一套‘随开随停’的氨气发生装置，画出简图并注明药品位置；2.说明你如何干燥并收集氨气，给出选择的试剂与顺序理由；3.给出一种‘定量’验满方法（不要求闻气味），并解释原理；4.预测若误用无水CaCl₂干燥，银镜实验为何失败？用方程式解释。”评分量规（4分×4项）：装置设计：①能实现随开随停（2分）；②药品选择合理，注明CaO或NaOH作用（2分）。干燥收集：①干燥剂选碱石灰（1分）；②收集用向下排空气或气囊（1分）；③顺序正确（1分）；④解释CaCl₂与NH₃络合故不用（1分）。验满：①定量方法可行，如称量浓硫酸增重、湿润红色石蕊试纸变蓝计时等（2分）；②原理正确（2分）。预测失败：①写出CaCl₂+8NH₃⇌CaCl₂·8NH₃（2分）；②指出无水环境破坏，银镜反应需游离NH₃配位Ag⁺（2分）。等级：14–16分：优秀；10–13分：良好；6–9分：合格；<6分：待改进。18.（学科前沿）2025年《Nature》报道一种新型MOF材料“UiO‐66‐NH₂”，可在可见光下催化CO₂与H₂O生成HCOOH，量子效率达15.3%。请结合高中知识，回答：（1）写出该光催化总反应方程式；（2）从能带角度解释MOF为何需“可见光”而非紫外光；（3）若将此素材引入课堂，教师可设置哪些“素养型”问题？答案：（1）2CO₂+2H₂O→2HCOOH+O₂↑（2）MOF配体含−NH₂，扩展共轭，带隙降至2.3eV，对应可见光~540nm；紫外光能量高但占比少，可见光利用效率更高。（3）问题示例：①“15.3%量子效率”是何含义？与光合作用效率相比如何？②若将MOF涂覆在玻璃管外，能否设计家用CO₂转化装置？需考虑哪些工程因素？③从氧化还原视角，写出光生电子与空穴分别参与的反应，标注电子转移数。④该过程能否实现“碳中和”？请估算1m²催化剂每日可固定CO₂的质量，并讨论现实可行性。通过问题驱动，引导学生整合能量转化、电化学、环境教育等跨学科观念，发展“科学态度与社会责任”素养。19.（综合应用）以“废旧钴酸锂电池回收”为主题，完成下列要求：（1）画出回收流程图，注明主要化学试剂；（2）写出用H₂SO₄+H₂O₂浸出Co的离子方程式；（3）若浸出液含Co²⁺15g·L⁻¹、Li⁺3g·L⁻¹，用0.5mol·L⁻¹Na₂C₂O₄沉淀CoC₂O₄·2H₂O，求25℃时开始沉淀及沉淀完全（[Co²⁺]<10⁻⁵mol·L⁻¹）的pC₂O₄范围；（4）从绿色化学角度，评价该流程的优缺点，并提出改进建议。答案：（1）流程：放电→拆解→焙烧（600℃除有机物）→酸浸（H₂SO₄+H₂O₂）→除杂（调pH=5除Fe、Al）→沉钴（Na₂C₂O₄）→煅烧（CoC₂O₄→Co₃O₄）→再生LiCoO₂。（2）2LiCoO₂+3H₂SO₄+H₂O₂=2CoSO₄+Li₂SO₄+O₂↑+4H₂O（3）Ksp(CoC₂O₄·2H₂O)=2.5×10⁻⁸[Co²⁺]=15/59=0.254mol·L⁻¹开始沉淀：[C₂O₄²⁻]=Ksp/[Co²⁺]=9.8×10