2025年全国高中学生化学竞赛试题

引言全国高中学生化学竞赛作为选拔和培养化学学科后备人才的重要平台，旨在考察学生对化学基础知识的掌握程度、化学思维能力、实验探究能力以及运用化学知识解决实际问题的能力。本套2025年理论试题在延续往年命题风格的基础上，更加注重学科内各分支的融合，强调与生产生活、科技前沿的联系，以期引导学生从更广阔的视角认识化学学科的价值，激发其探索化学世界的兴趣。试题力求科学、严谨、公平，难度梯度合理，希望能为优秀高中学生提供一个展示才华、挑战自我的舞台。一、无机化学与元素化学(共25分)（一）选择题(本题包括3小题，每小题3分，共9分。每小题只有一个选项符合题意)1.近年来，我国科学家在新型超导材料研究领域取得了重要进展。某超导材料的理想化学式为AxB3CuyOz，其中A为碱土金属元素，B为ⅢA族元素。已知该化合物中Cu元素有+2和+3两种价态，且+3价Cu的物质的量分数为三分之一。下列说法正确的是（）A.若A为Mg，则B可能为AlB.该化合物中，A、B、Cu的物质的量之比可能为1:1:3C.该化合物的超导性能与Cu的混合价态无关D.制备该化合物时，气氛中需严格控制氧气含量以调节Cu的价态2.某研究小组在常温下发现一种由短周期元素组成的气体单质X，能与水发生歧化反应，生成两种酸Y和Z。Y具有强氧化性，Z具有还原性。则下列关于X、Y、Z的推断中，合理的是（）A.X为Cl₂，Y为HClO，Z为HClB.X为Br₂，Y为HBrO，Z为HBrC.X为O₃，Y为H₂O₂，Z为O₂D.X为N₂O₄，Y为HNO₃，Z为NO3.配合物化学是无机化学的重要分支。关于配合物的下列说法中，错误的是（）A.[Fe(CN)₆]³⁻和[FeF₆]³⁻的颜色差异主要源于中心离子的电子构型不同B.螯合物通常比具有相同配位数和配体的简单配合物更稳定C.某些配合物可以作为催化剂，通过改变反应历程降低反应的活化能D.配合物的磁矩大小与中心离子的未成对电子数有关（二）填空题(本题包括2小题，共16分)4.（8分）元素周期表中，位于第四周期的某些过渡金属元素因其独特的物理和化学性质，在工业催化、新材料制备等领域具有重要应用。（1）写出基态Cr原子的价电子排布式____________。（2）在Fe、Co、Ni三种元素中，第一电离能最大的是________（填元素符号），其原因是________________________________________________________。（3）某含Ni²⁺的配合物，其配体为两个乙二胺分子和两个水分子，该配合物的化学式可能为____________________，Ni²⁺的配位数为______。乙二胺分子中，N原子的杂化方式为________。5.（8分）A、B、C、D、E为原子序数依次增大的前四周期元素。A的最外层电子数是其内层电子数的2倍；B的基态原子中电子占据三种能量不同的原子轨道，且每种轨道中的电子总数相同；C的基态原子2p轨道上未成对电子数与B原子的相同；D的电负性在同周期元素中最大；E的基态原子M层全充满，N层只有一个电子。请回答下列问题：（1）E元素的名称是________，其基态原子的电子排布式为________________。（2）A、B、C三种元素的第一电离能由大到小的顺序为________（用元素符号表示）。（3）A与B形成的一种具有三维骨架结构的共价晶体，其硬度大、熔点高，该晶体的化学式为________，晶体中B原子的配位数为________。二、有机化学(共25分)（一）选择题(本题包括3小题，每小题3分，共9分。每小题只有一个选项符合题意)6.下列关于有机化合物的说法正确的是（）A.用酸性高锰酸钾溶液可以鉴别苯和甲苯，也可以除去苯中混有的少量甲苯B.1-丙醇在浓硫酸作用下加热，只能发生消去反应生成丙烯C.互为手性异构体的分子，在三维空间的构型不同，其化学性质通常也有显著差异D.蛋白质和油脂都是高分子化合物，在一定条件下都能发生水解反应7.某有机物的结构简式如下所示，关于该有机物的下列说法中错误的是（）(结构简式略，此处假设有一个含有酚羟基、羧基、碳碳双键和一个手性碳的复杂芳香族化合物)A.该有机物可以发生取代反应、加成反应、氧化反应和缩聚反应B.1mol该有机物最多可以与3molNaOH溶液反应C.该有机物分子中含有2个手性碳原子D.该有机物的核磁共振氢谱中，不同化学环境的氢原子峰的面积比为（假设为：5:1:1:1:1:1等合理比例）8.有机合成是有机化学的核心内容之一。下列合成路线中，理论上不能实现的是（）A.乙烯→乙醇→乙醛→乙酸→乙酸乙酯B.苯→溴苯→苯酚→环己醇→环己酮C.1-溴丙烷→丙烯→1,2-二溴丙烷→丙炔→丙烯醛D.2-甲基丙烷→2-甲基-2-溴丙烷→2-甲基丙烯→2-甲基-2-丙醇→2-甲基丙酸（二）填空题(本题包括2小题，共16分)9.（8分）化合物F是一种重要的医药中间体，其合成路线如下：A(C₄H₈)→[Br₂/CCl₄]B(C₄H₈Br₂)→[NaOH水溶液/△]C(C₄H₁₀O₂)→[O₂,Cu/△]D(C₄H₈O₂)→[新制Cu(OH)₂/△,H⁺]E(C₄H₈O₃)→[浓H₂SO₄/△,消去]F(C₄H₆O₂)已知：A为单烯烃，其核磁共振氢谱只有一组峰。请回答下列问题：（1）A的结构简式为________________，其系统命名为________________。（2）B→C的反应类型为________________，C中所含官能团的名称为________________。（3）写出D→E反应的化学方程式：________________________________________。（4）F的同分异构体中，能发生银镜反应且能使溴的四氯化碳溶液褪色的链状化合物共有______种（不考虑立体异构）。10.（8分）异戊二烯是一种重要的有机化工原料，其结构简式为CH₂=C(CH₃)-CH=CH₂。（1）异戊二烯与等物质的量的Br₂发生加成反应，可能生成的产物结构简式为：________________、________________、________________。（考虑1,2-加成和1,4-加成）（2）异戊二烯在一定条件下可发生加聚反应生成聚异戊二烯，该聚合物的链节结构简式为________________。（3）以异戊二烯为原料（其他无机试剂任选），合成有机化合物CH₃COCH₂CH₂CHO，写出合成路线流程图（示例：A→[反应条件]B→[反应条件]C...）。三、物理化学与结构化学(共25分)（一）选择题(本题包括3小题，每小题3分，共9分。每小题只有一个选项符合题意)11.下列关于化学反应能量变化的说法中，正确的是（）A.化学反应的焓变（ΔH）等于反应的内能变化（ΔU）加上体系所做的体积功（pΔV）B.所有放热反应在常温下都能自发进行C.反应物的总能量高于生成物的总能量的反应为吸热反应D.催化剂能改变反应的焓变，但不能改变反应的活化能12.对于可逆反应N₂(g)+3H₂(g)⇌2NH₃(g)ΔH<0，下列说法正确的是（）A.增大体系压强，正反应速率增大，逆反应速率减小，平衡向正反应方向移动B.升高温度，平衡向逆反应方向移动，是因为正反应速率减小，逆反应速率增大C.达到平衡时，N₂、H₂、NH₃的浓度一定相等D.加入催化剂，能同等程度地改变正、逆反应速率，但平衡不移动13.关于晶体结构与性质的下列说法中，错误的是（）A.氯化钠晶体中，每个Na⁺周围紧邻且等距离的Cl⁻有6个B.金刚石和石墨都是碳的同素异形体，它们的晶体类型不同，物理性质差异很大C.金属晶体的熔点不一定都比分子晶体的高D.干冰（CO₂）和二氧化硅（SiO₂）都是由分子构成的共价化合物，在熔化时克服的作用力类型相同（二）填空题(本题包括2小题，共16分)14.（7分）在298K、标准状态下，发生如下反应：2SO₂(g)+O₂(g)⇌2SO₃(g)ΔH°=-197kJ·mol⁻¹（1）该反应的ΔS°______0（填“>”、“<”或“=”），判断依据是________________________________。（2）该反应在常温下______（填“能”或“不能”）自发进行，理由是________________________________________________________。（3）若要提高SO₂的平衡转化率，可采取的措施有________________（至少写出两种）。15.（9分）物质的结构决定性质，性质反映结构。（1）H₂O分子的空间构型为________，其分子中O-H键的键角________（填“大于”、“小于”或“等于”）NH₃分子中N-H键的键角，原因是________________________________________________。（2）已知某元素的一种氧化物晶体结构与NaCl晶体结构相似，其中阳离子与阴离子的半径比为0.514，该晶体中阳离子的配位数为________。（3）石墨晶体具有层状结构，在层内，每个碳原子与相邻的______个碳原子以共价键相结合，层与层之间存在的作用力是________________。石墨的这种结构使其具有良好的________________性和________________性。四、化学实验与化学计算(共25分)（一）选择题(本题包括3小题，每小题3分，共9分。每小题只有一个选项符合题意)16.下列实验操作或实验方案设计正确的是（）A.用酒精萃取碘水中的碘单质B.用托盘天平称取25.20gNaCl固体C.实验室制取少量氨气时，可用浓氨水与生石灰混合，并用向下排空气法收集D.为检验某溶液中是否含有SO₄²⁻，可先加入BaCl₂溶液，若产生白色沉淀，再加入稀盐酸，观察沉淀是否溶解17.下列实验现象与结论对应关系正确的是（）A.向某溶液中加入KSCN溶液，溶液变为红色，证明溶液中一定含有Fe³⁺，不含Fe²⁺B.将某气体通入品红溶液中，品红溶液褪色，加热后又恢复红色，证明该气体一定是SO₂C.向某溶液中加入稀盐酸，产生能使澄清石灰水变浑浊的气体，证明溶液中一定含有CO₃²⁻D.向某无色溶液中滴加氯水，再加入CCl₄，振荡后静置，CCl₄层呈紫色，证明原溶液中含有I⁻18.用已知浓度的盐酸滴定未知浓度的NaOH溶液时，下列操作会导致测定结果偏高的是（）A.酸式滴定管未用标准盐酸润洗就直接注入标准盐酸B.锥形瓶用蒸馏水洗净后未干燥就加入待测NaOH溶液C.滴定前平视读数，滴定结束后俯视读数D.滴定过程中，少量标准盐酸滴到锥形瓶外（二）填空题(本题包括2小题，共16分)19.（7分）某化学兴趣小组欲测定某品牌小苏打样品（主要成分为NaHCO₃，含少量NaCl杂质）中NaHCO₃的质量分数。可供选择的实验装置如下（装置可重复使用，部分夹持装置已略去）：（假设提供的装置有：盛有稀硫酸的分液漏斗和锥形瓶作为反应发生器、盛有浓硫酸的洗气瓶、盛有碱石灰的干燥管或U型管（用于吸收CO₂）、盛有水的洗气瓶等）请回答下列问题：（1）该实验中，通过测定反应生成的______的质量来计算NaHCO₃的质量分数。（2）合理的实验装置连接顺序为（用装置字母代号填空，装置可重复使用）：样品反应装置→______→______→吸收气体装置→______。（3）若实验中没有使用干燥装置，会导致测定结果______（填“偏高”、“偏低”或“无影响”）。20.（9分）将一定质量的Fe、Cu混合物加入到200mL某浓度的稀硝酸中，充分反应后，金属完全溶解（假设反应中还原产物只有NO），并生成标准状况下的NO气体aL。向反应后的溶液中加入足量的NaOH溶液，得到沉淀的质量比原混合物的质量增加了10.2g。请计算：（1）参加反应的硝酸的物质的量（用含a的代数式表示）。（2）若a的值为2.24，计算原稀硝酸的物质的量浓度。试题解析与命题思路本套2025年全国高中学生化学竞赛理论试题严格遵循全国高中学生化学竞赛大纲要求，在注重考查学生对化学基础知识、基本技能掌握程度的同时，强调对学生化学学科核心素养的测评，特别是分析问题和解决问题的能力。一、无机化学与元素化学本部分试题旨在考查学生对元素周期律、原子结构、分子结构、配合物化学等核心知识的理解与应用。选择题注重概念辨析，填空题则强调对具体元素及其化合物性质的掌握和推断能力。例如，第5题通过元素推断，综合考查了电子排布、电离能、晶体结构等多个知识点，要求学生具备一定的信息整合能力。二、有机化学有机化学部分着重考查有机物的结构与性质、有机反应类型、有机合成路线设计等。试题选取了与医药、材料相关的有机化合物作为背景，体现了化学学科的实用性。第9题的有机合成推断，要求学生熟悉各类官能团的转化关系，并能根据反应条件和分子式变化进行逻辑推理。第10题则结合了共轭二烯烃的加成反应特点和简单的合成路线设计，考察学生对有机反应规律的灵活运用。三、物理化学与结构化学此部分试题涵盖了化学热力学初步、化学平衡、反应速率以及物质结构（原子、分子、晶体）等内容。题目设计力求将抽象概念与具体实例相结合，降低理解难度。如第14题关于反应自发性的判断，需要学生综合考虑焓变和熵变的影响；第15题则通过对