2025年全国高中学生化学竞赛夏令营选拔赛试题

2025年全国高中学生化学竞赛夏令营选拔赛试题卷首语亲爱的同学们：欢迎参加2025年全国高中学生化学竞赛夏令营选拔赛。本次选拔旨在发现和培养具有突出化学潜能的青少年人才，为你们提供一个展示才华、交流思想、拓展视野的平台。试题将全面考察你们对化学基本概念、原理的理解与运用，以及分析问题、解决问题的综合能力。希望大家沉着冷静，发挥最佳水平，展现你们对化学学科的热爱与探索精神。注意事项：1.本试卷共分为选择题、填空题、简答题和计算题四个部分，满分100分，考试时间150分钟。2.请用黑色或蓝色水笔在答题卡指定位置作答，字迹清晰，卷面整洁。3.可能用到的相对原子质量：H-1C-12N-14O-16Na-23Mg-24Al-27S-32Cl-35.5K-39Ca-40Fe-56Cu-64Zn-65Ag-108（注意：此处为满足科学性，列出了部分常见原子量，实际答题中若需使用，应以题目给出为准）---一、选择题(本题包括5小题，每小题3分，共15分。每小题只有一个选项符合题意)1.化学是一门在原子、分子水平上研究物质的组成、结构、性质及其变化规律的科学。下列有关化学基本概念的说法中，正确的是()A.具有相同质子数的微粒一定属于同一种元素B.有单质参加或生成的化学反应一定是氧化还原反应C.分子晶体中分子间作用力越大，分子越稳定D.催化剂能改变反应历程，降低反应的活化能2.物质的结构决定性质，性质反映结构。下列关于物质结构与性质的说法错误的是()A.某些金属元素与非金属元素能形成共价化合物B.离子晶体的熔点不一定高于分子晶体C.键能越大，分子的稳定性越强，其熔沸点也越高D.价层电子对互斥理论可用于预测分子的空间构型3.有机化学反应丰富多样，其机理的理解是掌握有机化学的关键。下列关于有机反应机理的描述中，正确的是()A.甲烷与氯气在光照下的反应属于自由基取代反应，每一步都有自由基生成B.乙醇在浓硫酸作用下加热至170℃发生消去反应，其主要产物为乙醚C.苯的硝化反应属于亲核取代反应，硝基正离子是亲核试剂D.醛酮与HCN的加成反应，在酸性条件下更易进行4.化学热力学和动力学是研究化学反应方向、限度和速率的重要工具。下列说法正确的是()A.凡是放热反应都是自发进行的，凡是吸热反应都是非自发进行的B.升高温度，正反应速率增大，逆反应速率减小，因此平衡向正反应方向移动C.催化剂不仅能加快反应速率，还能改变反应的平衡常数D.对于一个确定的化学反应，其焓变(ΔH)和熵变(ΔS)不随反应条件的改变而改变5.元素周期律揭示了元素性质的周期性变化规律，是化学学习和研究的重要指南。根据元素周期律，下列推断不合理的是()A.酸性：H₂SO₄>H₃PO₄>H₂SiO₃B.碱性：KOH>NaOH>Mg(OH)₂C.稳定性：HF>HCl>HBr>HID.原子半径：Cl>S>O---二、填空题(本题包括4小题，共25分)6.(6分)现有A、B、C、D、E五种短周期元素，它们的原子序数依次增大。A元素原子的最外层电子数是其内层电子数的2倍；B元素原子的最外层电子数是其电子层数的3倍；C元素原子失去1个电子后形成的阳离子与氖原子具有相同的电子层结构；D元素原子的M层电子数比K层多1；E元素的最高价氧化物对应的水化物是一种强酸。请回答下列问题：(1)写出A、B、C三种元素的元素符号：A______，B______，C______。(2)D元素在周期表中的位置是第______周期第______族。(3)写出E元素的最高价氧化物对应的水化物与C元素的最高价氧化物对应的水化物反应的化学方程式：____________________________________。7.(7分)完成下列反应的化学方程式或离子方程式，并注明反应条件（若有）。(1)实验室用二氧化锰和浓盐酸制取氯气（化学方程式）：____________________________________。(2)向硫酸亚铁溶液中滴加氢氧化钠溶液，生成白色沉淀，迅速变为灰绿色，最终变为红褐色（化学方程式）：①____________________________________，②____________________________________。(3)乙醛与新制的氢氧化铜悬浊液共热（化学方程式）：____________________________________。(4)向氯化银沉淀中加入过量的氨水（离子方程式）：____________________________________。8.(6分)化学平衡是化学反应的重要状态。对于可逆反应N₂(g)+3H₂(g)⇌2NH₃(g)ΔH<0，回答下列问题：(1)该反应的正反应是______（填“吸热”或“放热”）反应。(2)若要增大该反应的正反应速率，可采取的措施有____________________（至少写出两种）。(3)若在一定温度下，将1molN₂和3molH₂充入一密闭容器中发生反应，达到平衡时，测得NH₃的物质的量为amol。则H₂的转化率为______（用含a的代数式表示）。若此时再向容器中充入1molN₂和3molH₂，在相同温度下达到新的平衡，则NH₃的物质的量______（填“大于”、“小于”或“等于”）2amol。9.(6分)有机化合物的结构与性质密切相关。(1)某烃的结构简式为CH₃CH₂CH=CHCH₃，其名称是______，该烃分子中含有______个手性碳原子（若没有，填“0”）。(2)苯酚是一种重要的有机化工原料，其官能团名称是______。苯酚的酸性比碳酸______（填“强”或“弱”）。(3)写出一种符合下列条件的同分异构体的结构简式：分子式为C₄H₈O₂，能发生银镜反应，且能与氢氧化钠溶液反应：____________________。---三、简答题(本题包括3小题，共30分)10.(10分)碳元素是形成化合物种类最多的元素，其单质及化合物在生产生活中具有广泛的应用。请回答下列问题：(1)金刚石和石墨是碳元素的两种常见单质，它们的物理性质差异很大，请从晶体结构的角度解释其原因。(2)CO₂是一种重要的温室气体，也是一种宝贵的碳资源。近年来，“碳中和”成为全球关注的热点。请列举两种通过化学方法将CO₂转化为有用物质的途径（用化学方程式表示，可不配平，说明反应类型）。(3)工业上常用焦炭还原SiO₂制备粗硅，反应的化学方程式为SiO₂+2CSi+2CO↑。请从氧化还原反应的角度分析该反应中碳的作用。11.(10分)卤族元素包括氟、氯、溴、碘等，它们的单质和化合物具有独特的化学性质和广泛的用途。(1)实验室中常用淀粉碘化钾试纸检验氯气的存在，请用离子方程式解释其原理，并说明实验现象。(2)为什么氟气的化学性质比氯气更活泼？请从原子结构和化学键的角度进行解释。(3)卤化银是一类重要的卤化物。AgF易溶于水，而AgCl、AgBr、AgI则难溶于水，且溶解度依次减小。请解释AgF易溶于水，而其他卤化银难溶的原因，并简述AgCl、AgBr、AgI溶解度依次减小的原因。12.(10分)有机合成是有机化学的核心内容之一，其目标是利用简单易得的原料制备复杂的有机化合物。已知：R-Br+MgRMgBr(格氏试剂)RMgBr+R'CHORCH(OH)R'(R、R'为烃基或氢)现以乙烯和甲醛为主要原料（其他无机试剂任选），合成2-丁醇（CH₃CH₂CH(OH)CH₃）。请设计合理的合成路线，用反应流程图表示，并注明反应条件。（示例：ABC……）---四、计算题(本题包括2小题，共30分)13.(14分)取一定质量的碳酸钠和碳酸氢钠的混合物，加热至质量不再变化时，剩余固体的质量为原混合物质量的84%。(1)求原混合物中碳酸钠和碳酸氢钠的物质的量之比。(2)若将原混合物溶于水，配成100mL溶液，测得溶液中钠离子的物质的量浓度为1.0mol/L。则原混合物的质量为多少克？14.(16分)已知反应2NO₂(g)⇌N₂O₄(g)在某温度下的平衡常数K=4.0。在该温度下，将一定量的NO₂充入一密闭容器中，当反应达到平衡时，容器内气体的总压为1.0atm，N₂O₄的分压为0.2atm。(1)计算平衡时NO₂的分压。(2)计算开始时充入NO₂的分压。(3)计算NO₂的平衡转化率。(4)若在相同温度下，向另一容积相同的真空密闭容器中充入NO₂和N₂O₄的混合气体，其初始分压分别为0.6atm和0.4atm，判断反应进行的方向，并说明理由。---参考答案与评分标准（简要）（注：此处仅为示例，完整参考答案需详细给出各题得分点和具体答案）一、选择题(每小题3分，共15分)1.D2.C3.A4.D5.D二、填空题(共25分)6.(6分)(1)C,O,Na(各1分)(2)三，ⅢA(各1分)(3)HClO₄+NaOH=NaClO₄+H₂O(2分)7.(7分)(1)MnO₂+4HCl(浓)MnCl₂+Cl₂↑+2H₂O(2分，条件1分)(2)①FeSO₄+2NaOH=Fe(OH)₂↓+Na₂SO₄(1分)②4Fe(OH)₂+O₂+2H₂O=4Fe(OH)₃(1分)(3)CH₃CHO+2Cu(OH)₂+NaOHCH₃COONa+Cu₂O↓+3H₂O(2分，条件1分)(4)AgCl+2NH₃·H₂O=[Ag(NH₃)₂]⁺+Cl⁻+2H₂O(1分)8.(6分)(1)放热(1分)(2)升高温度、增大压强、使用催化剂等(任写两种，各1分)(3)a/2(或50a%)(1分)大于(1分)9.(6分)(1)2-戊烯(1分)0(1分)(2)羟基(1分)弱(1分)(3)HCOOCH₂CH₂CH₃或HCOOCH(CH₃)₂(任写一种，2分)三、简答题(共30分)10.(10分)(1)金刚石为原子晶体，碳原子间以极强的共价键形成空间网状结构；石墨为层状晶体，层内碳原子间以共价键结合，层间以较弱的分子间作用力结合。(3分)(2)光合作用：6CO₂+6H₂OC₆H₁₂O₆+6O₂(氧化还原反应/合成反应)；与碱反应：CO₂+2NaOH=Na₂CO₃+H₂O(复分解反应/中和反应)；与碳反应：CO₂+C2CO(氧化还原反应/化合反应)。(任举两例，各2分，方程式1分，类型1分)(3)碳既是氧化剂（生成CO₂时）又是还原剂（生成Si时）。(2分)11.(10分)(1)Cl₂+2I⁻=2Cl⁻+I₂(2分)，淀粉遇碘变蓝(1分)。(2)氟原子半径更小，核对最外层电子吸引力更强，得电子能力更强；F-F键键能比Cl-Cl键小，更易断裂。(3分)(3)AgF为离子化合物，晶格能较小，且F⁻水合能较大，易溶于水；AgCl、AgBr、AgI中Ag⁺与X⁻间有较强的极化作用，键型向共价键过渡，溶解度减小；随着X⁻半径增大，极化作用增强，共价性增强，溶解度依次减小。(4分)12.(10分)CH₂=CH₂CH₃CH₂BrCH₃CH₂MgBrCH₃CH₂CH(OH)CH₃(每步2分，试剂和条件1分，产物1分)（具体路线：乙烯与HBr加成得溴乙烷；溴乙烷与Mg/乙醚反应得乙基格氏试剂；乙基格氏试剂与乙醛（由乙烯氧化得乙醛，或甲醛与格氏试剂反应后水解得乙醇再氧化得乙醛，此处需合理设计）加成后水解得2-丁醇。）四、计算题(共30分)13.(14分)(1)设原混合物中Na₂CO₃为nmol，NaHCO₃为mmol。2NaHCO₃Na₂CO₃+CO₂↑+H₂O↑△m2mol1mol62gmmolm/2mol(62m/2)g依题意：(106n+84m-31m)/(106n+84m)=0.84解得n/m=1/2(8分)(2)由Na⁺守恒：2n+m=0.1L×1.0mol/L=0.1mol结合n/m=1/2，解得n=0.025mol，m=0.05mol原混合物质量=0.025×106+0.05×84=6.85g(6分)14.(16分)(1)K=p(N₂O₄)/[p(NO₂)]²=4.0，p(N₂O₄)=0.2atm，解得p(NO₂)=0.2atm(4分)(2)开始时p(NO₂)=p