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文档简介
目录
妙招06点线贯通:化学工艺流程图.................133
妙招07关系式桥:化学计算秒解.....................135
.....................................1
妙招守恒破衡:多平衡体系计算
热点01诺奖直击:金属有机框架(MOFs)............108.................137
妙招异构速写:不重不漏有套路
热点02碳索未来:碳中和与碳达峰.....................909.................140
热点03绿动未来:新能源开发•利用•回收........16
热点04化学护航:大健康时代...........................24.................................145
热点05材智融合:新材料与信息产业...............33易错点01常见物质的性质及应用.....................145
热点06点土成金:稀土元素...............................38易错点02有关阿伏加德罗常数的判断.............146
热点07三域前沿:动力学•电化学•结构............47易错点03有关离子共存及离子反应的判断.....148
热点08器以载道:装置原理深度突破...............58易错点04有关元素“位一构一性”的判断.........149
易错点05化学反应与能量变化.........................151
易错点06化学反应速率与化学平衡.................152
...................................72
易错点水溶液中的离子反应与平衡
速查01化学与STSE.............................................7207.............155
易错点电化学基础
速查02化学与传统文化.......................................7408.........................................157
易错点常见的有机化合物
速查03化学性质与用途.......................................7509.............................159
易错点化学实验基础
速查04化学用语...................................................7610.....................................160
速查05离子反应...................................................77
速查06氧化还原反应...........................................79.................................164
速查07化学计量...................................................81模型口诀01化学实验题.....................................164
速查08实验仪器与基本操作...............................83模型口诀02工艺流程题.....................................166
速查09实验设计与目的一致性问题...................86模型口诀03化学原理题.....................................167
速查10原子结构与性质.......................................93模型口诀04物质结构题.....................................167
速查11分子结构与性质.......................................94模型口诀05化学实验.........................................168
速查12晶体结构与性质.......................................97模型口诀06有机化学.........................................170
速查13元素及化合物的推断...............................99模型口诀07物质结构.........................................170
速查14化学反应与能量.....................................100模型口诀08基本概念和理论.............................170
速查15化学反应速率与平衡.............................103
速查16电解质溶液.............................................106.................................173
速查17有机化学基础.........................................110模拟预测01选择题押题.....................................173
模拟预测02解答题押题.....................................193
模拟预测新高考模拟预测卷
.................................11903.........................216
妙招01口诀秒断:元素推断题.........................119
妙招02三步破阵:电化学装置题.....................121.................................235
妙招03抓特殊点:电解质溶液图像.................123高考试题评分细则与答题规范..............................235
妙招04斜率截距:对数图像速析.....................127考场小贴士..............................................................245
妙招05模型套写:陌生氧化还原方程式.........132化学化工类专业填报指南......................................256
热点01诺奖直击:金属有机框架(MOFs)
2025年诺贝尔化学奖授予了在金属有机框架(MOFs)研究领域做出开创性贡献的三位科学家。这一前沿成
果与高中化学核心知识高度契合,已成为2026年高考化学命题的绝对热点。
金属有机框架(MOFs)可以想象成一种分子级别的“乐高积木”或“晶体海绵”。它是由两种基本“零件”搭建
而成的、具有高度规整孔洞结构的晶体材料:
金属节点:作为“连接点”或“房梁支柱”,通常是金属离子或金属簇(如Zn²⁺,Cu²⁺)。
有机配体:作为“连接杆”或“横梁”,是含有特定官能团的有机分子。
这两部分通过配位键自组装,形成一个内部充满巨大空腔的三维网络结构。这种独特的结构赋予了MOFs
两大核心特性:
巨大的比表面积:1克MOFs材料的内部表面积展开后,可堪比一个足球场,为吸附和反应提供了海量空间。
结构与功能可设计:通过更换不同的金属节点和有机配体,可以像“定制”一样,精确调控MOFs的孔洞大
小、形状和化学性质,实现对特定分子的高效吸附、分离或催化。
基于MOFs的结构与应用,高考命题可能从以下四个维度展开,将前沿科技与核心考点巧妙结合。
命题点01物质结构与性质
这是考查MOFs最直接的角度,主要围绕其微观构成和晶体结构。
化学键与配合物:重点考查金属离子与有机配体之间形成的配位键。题目可能要求判断中心离子、配体,
分析配位键的形成条件(如中心离子提供空轨道,配体提供孤对电子),或判断中心原子的杂化方式。
晶体结构与计算:可能给出MOFs的晶胞示意图,考查晶胞中原子/分子数的计算、配位数判断,甚至结合
晶胞参数进行密度计算,检验空间想象能力。
【例1】2025年诺贝尔化学奖授予金属有机框架材料开发领域。MOF-5是其中最具代表性的材料之一,由
62
Zn4O(摩尔质量为M1g/mol)与对苯二甲酸根(L)(摩尔质量为M2g/mol)通过配位键连接,形成立方晶
6
系结构,其中与同一配体相连的两个Zn4O的取向不同,MOF-5晶体内部的空腔可以吸附小分子。下列
说法正确的是
A.Zn在元素周期表中的位置是第四周期ⅠB族
26
B.每个L可形成4个配位键,与4个Zn4O配位
C.可在配体上引入OH、NH2以增强MOF5与H2O之间的吸附作用
1/260
M3M1030
.该晶体的密度是123
D3g/cm
NAa
【答案】C
【解析】A.Zn的原子序数为30,在周期表中的位置为第四周期IIB族,故A错误;B.对苯二甲酸根(L2)
-626
为苯环两端各含一个羧基负离子(-COO)的配体,每个羧基与一个Zn4O配位,故每个L仅与2个Zn4O
配位,故B错误;C.OH、NH2含极性基团,可与H2O形成氢键,增强MOF-5对H2O的吸附作用,
6+121
故C正确;D.重复结构单元中[Zn4O]位于顶点,个数为8×=1,L位于棱心,个数为12×=3,重复
84
M13M2
结构单元质量为g,重复结构单元体积为a3×10-21cm3,晶体密度
NA
M13M221
mgM13M2103
ρ==N=g/cm,故D错误;答案选C。
VANa3
a31021cm3A
命题点02化学反应原理
MOFs在吸附、催化等方面的应用,为考查反应原理提供了绝佳情境。
化学平衡:以MOFs吸附气体(如CO₂)为背景,考查温度、压强对吸附平衡的影响。例如,若吸附过程
放热,升高温度会使吸附量下降,这直接关联勒夏特列原理。
催化原理:MOFs的孔道可以作为“纳米反应器”,其金属节点或修饰的官能团可作为催化活性位点。题目可
能考查催化剂如何降低反应活化能、提高反应速率和选择性。
电化学:MOFs可用于新型电池(如固态锂硫电池)的电极材料或电解质。命题可能结合电池工作原理,考
查电极反应式的书写、离子迁移方向等。
【例2】2025年诺贝尔化学奖与金属有机框架(MOFs)的研发有关。MOFs以金属为节点、有机分子为连接,
形成具有规则多孔结构、内部表面积巨大的化合物。因金属及有机分子的不同,MOFs种类很多。阅读材料,
完成下面小题。
1.某MOFs多孔材料能高选择性吸附NO2.废气中的NO2被吸附后,经处理能全部转化为HNO3,其原理如
图所示。已知:2NO2gN2O4gH0
下列不能说明MOFs多孔材料吸附反应已达到极限的是
A.废气颜色不再发生变化
B.混合气体的分子总数不再发生变化
2/260
C.单位时间内生成2molNO2的同时生成1molN2O4
D.nNO2:nN2O42:1
2.另有MOFs材料还可以电催化还原CO2,装置原理如图所示。下列说法错误的是
A.电极b上的电极反应式为:CO22e2HCOH2O
B.电极a上生成1molO2时,理论上可还原44.8LCO2
C.图上箭头方向代表电子的移动方向
D.电极a接电源的正极
【答案】1.D2.B
【解析】该装置为电解池,电极a发生氧化反应,H2O失电子生成O2和H,电极反应式为
2H2O4eO24H,为阳极,接电源正极,电极b发生还原反应,CO2得电子并结合H生成CO,电
极反应式为CO22e2HCOH2O,为阴极,接电源负极,MOFs作为催化剂不参与电极反应,据此
分析。
1.A.NO2为红棕色气体,N2O4为无色,废气颜色不变时NO2浓度不变,说明吸附达极限,A不符合题
意;B.反应2NO2gN2O4g为气体分子数减小的反应,分子总数不变时各物质浓度不变,说明吸附
达极限,B不符合题意;C.单位时间内生成2molNO2(逆反应)同时生成1molN2O4(正反应),正
逆反应速率相等,说明吸附达极限,C不符合题意;D.nNO2:nN2O42:1仅为某一时刻比例,与平
衡状态无关,不能说明吸附达极限,D符合题意;故选D。
2.A.电极b为阴极,CO2得电子生成CO,电极反应式为CO22e2HCOH2O,A不符合题意;B.电
极a为阳极,反应为2H2O4eO24H,生成1molO2转移4mol电子,阴极
CO22e2HCOH2O,转移4mol电子可还原2molCO2,标准状况下体积为44.8L,但选项未
注明标准状况,B符合题意;C.电子由电源负极流到阴极(b),再从阳极(a)流到电源正极,C不符合
题意;D.电极a为阳极,接电源正极,D不符合题意;故选B。
命题点03实际应用与绿色化学
MOFs在解决全球性挑战中的应用,完美体现了化学的社会价值。
环境治理:考查MOFs如何从空气中捕获二氧化碳以减缓温室效应,或从水中分离去除持久性有机污染物。
资源获取:利用MOFs的巨大比表面积和亲水性,从干旱地区的空气中收集水分,解决水资源短缺问题。
能源储存:考查MOFs在储存氢气、甲烷等清洁能源方面的潜力。
3/260
【例3】2025年诺贝尔化学奖授予“关于金属—有机框架(MOFs)的开发”。MOFs可用于从沙漠空气中收集
H2O、捕获CO2,一种MOFs材料的微观结构如图。下列说法正确的是
A.CO2电子式:
B.氧离子结构示意图:
C.水分子结构模型:
D.MOFs材料有序的孔隙结构和高孔隙率有利于选择性捕获气体
【答案】D
【解析】A.碳原子与两个氧原子分别形成两对共用电子对,每个原子均达到8电子稳定结构,正确的二氧
化碳电子式为,A错误;B.氧离子为氧原子得到2个电子,核电荷数为8,核外电子数为10,
各层电子数依次为2、8,正确的氧离子结构示意图为,B错误;C.水分子的中心原子为氧原子,
空间构型为V形,正确的结构为,C错误;D.MOFs材料具备有序的孔隙结构和高孔隙率,孔
径大小均一,能够对不同气体进行选择性吸附与捕获,可实现从空气中收集水、捕获二氧化碳,说法正确,
D正确;故答案选D。
【例4】金属-有机框架材料(MOFs)的结构被喻为“分子乐高”,有高比表面积、孔径可调、高稳定性等优
异性质。MOFs材料Cu-BTC能高效消除氨氮,若同时存在硝氮污染物,会发生协同反应(参与反应的Cu-BTC
以Cu2表示)。涉及反应有:
22
消除氨氮:2NH36CuN26Cu6H,O24Cu4H4Cu2H2O
2
①消除硝氮:2NO310Cu12HN210Cu6H2O
②协同反应:NO3NH3HN2H2O(未配平)。
③下列说法错误的是
Cu2
A.消除氨氮的总反应为4NH33O22N26H2O
B.每消除124mgNO3,理论上转移10mol电子
2
Cu
C.协同反应方程式为:3NO35NH33H4N29H2O
4/260
D.MOFs高效消除氨氮的原因之一为比表面积大,吸附能力强,能快速富集反应物
【答案】B
2
【解析】A.消除氨氮的总反应通过合并,反应Ⅰ:2NH36CuN26Cu6H,反应Ⅱ:
2++
O24Cu4H4Cu2H2O,将反应Ⅰ乘以2和反应Ⅱ乘以3相加,消去中间产物Cu和H,得到
2
Cu2
4NH33O22N26H2O,催化剂为Cu,A正确;B.消除硝氮的反应为
50
2,2molNO转移10mol电子,124mgNO的物质的
2NO310Cu12HN210Cu6H2O~10e33
m0.124g
量为0.002mol,转移电子数为0.002mol×5=0.01mol电子,B错误;C.协同反应
M62g·mol1
NO3NH3HN2H2O配平后,依据氧化还原得失电子平衡(NO3中N得电子,NH3中N失电子)
和原子守恒,可得3NO35NH33H=4N29H2O,C正确;D.题干指出MOFs具有高比表面积、吸附能
力强等性质,能快速富集反应物,这是高效消除氨氮的原因之一,D正确;故选B。
命题点04实验探究与工艺流程
MOFs的合成与性能测试是实验题的理想素材。
合成工艺:可能以MOFs的实验室制备为背景,呈现工艺流程图,考查反应条件(如溶剂热法)的选择、
除杂方法、产率计算等。
性能探究:提供关于MOFs吸附性能的实验数据图(如吸附等温线),要求你分析规律、解释原因或比较不
同MOFs材料的性能差异,考查信息提取和证据推理能力。
【例5】某研究小组制备纳米ZnO,再与金属有机框架MOF材料复合制备荧光材料ZnO@MOF,实验流
程如下:
--2
已知:含锌组分间的转化关系:Zn2+OHZnOHOHZnOH
H+2H+4
①是的一种晶型,以下稳定。
ε-ZnOH2ZnOH239℃
②回答下列问题:
(1)步骤Ⅰ,初始滴入ZnSO4溶液时,反应的化学方程式___________。
(2)下列有关说法不正确的是___________(填字母)。
A.步骤Ⅰ,搅拌的作用是避免反应物浓度局部过高,使反应充分
B.步骤Ⅰ,若将过量NaOH溶液滴入ZnSO4溶液制备ε--Zn(OH)2,可提高ZnSO4的利用率
C.步骤Ⅱ,为了更好地除去杂质,可用50℃的热水洗涤
D.步骤Ⅲ,控温煅烧的目的是为了控制ZnO的颗粒大小
(3)步骤Ⅱ中检验沉淀是否洗涤干净的操作是___________。
5/260
(4)步骤Ⅲ,盛放样品的容器名称是___________。
(5)为表征纳米ZnO的晶体结构,所用仪器是___________。
A.核磁共振仪B.质谱仪C.红外光谱仪D.X射线衍射仪
(6)用Zn(CH3COO)2和过量(NH4)2CO3反应,得到的沉淀可直接控温煅烧得纳米ZnO,沉淀无需洗涤的原
因是___________。
(7)制备的ZnO@MOF荧光材料可测Cu2+浓度。已知ZnO@MOF的荧光强度比值与Cu2+在一定浓度范围
内的关系如图。
某研究小组取7.5×10-3g人血浆铜蓝蛋白(相对分子质量1.5×105),经预处理,将其中Cu元素全部转化为Cu2
+并定容至1L。取样测得荧光强度比值为10.2,则1个血浆铜蓝蛋白分子中含___________个铜原子。
【答案】(1)4NaOH+ZnSO4=Na2[Zn(OH)4]+Na2SO4
(2)BC
(3)取少量最后一次洗涤液于试管中,滴入1~2滴稀盐酸,再滴入氯化钡溶液,若无白色沉淀生成,则说
明沉淀已经洗涤干净
(4)坩埚
(5)D
-2
(6)杂质中含有CH3COO、CO3、NH4,在控温煅烧过程中分解或被氧化为气体而除去
(7)8
【解析】氢氧化钠溶液中滴入硫酸锌溶液,不断搅拌,反应得到ε−Zn(OH)2,过滤、洗涤得到ε−Zn(OH)2,
控温,在坩埚中煅烧得到纳米ZnO,再与金属有机框架(MOF)材料复合制备荧光材料ZnO@MOF。
--
2+OHOH2
(1)根据信息含锌组分间的转化关系:ZnZnOHZnOH,步骤Ⅰ,初始滴入ZnSO4溶
H+2H+4
液时,氢氧化钠溶液过量,反应的化学方程式;
4NaOHZnSO4Na2ZnOH4Na2SO4
(2)A.步骤Ⅰ,在强碱性条件下,Zn元素以Na2[Zn(OH)4]存在,搅拌使反应物接触面积增大,加快化学反
应速率,避免反应物浓度局部过高,故A正确;
6/260
B.步骤Ⅰ,若将过量NaOH溶液滴入ZnSO4溶液制备ε−Zn(OH)2,ε−Zn(OH)2和过量氢氧化钠溶液反应生成
Na2[Zn(OH)4],故B错误;
C.根据ε−Zn(OH)2是Zn(OH)2的一种晶型,39℃以下稳定,步骤Ⅱ,若用50°C的热水洗涤,会导致ε−Zn(OH)2
晶型不稳定,会发生一定变化,故C错误;
D.步骤Ⅲ,控温煅烧的目的是为了控制ZnO的颗粒大小,得到纳米ZnO,故D正确;
综上所述,答案为:BC。
2
(3)步骤Ⅱ中检验沉淀是否洗涤干净即检验其中是否有SO4残留,其操作为:取少量最后一次洗涤液于试
管中,滴入1~2滴稀盐酸,再滴入氯化钡溶液,若无白色沉淀生成,则说明沉淀已经洗涤干净;
(4)煅烧时所需要使用的容器为坩埚;
(5)可以使用X射线衍射仪表征纳米ZnO的晶体结构;
-2
(6)用(CH3COO)2Zn和过量(NH4)2CO3反应生成碳酸锌沉淀、醋酸铵,杂质中含有CH3COO、CO3、NH4,
-2
煅烧沉淀时,杂质中CH3COO、CO3、NH4,反应生成二氧化碳、氨气、水,二氧化碳、氨气、水高温
条件下都是气体,所以沉淀无需洗涤;
(7)根据图中信息,取样测得荧光强度比值为10.2,则c(Cu2+)=4×10-7mol/L,溶液体积为1L,则n(Cu2+)
=4×10-7mol,7.5×10-3g人血浆铜蓝蛋白(相对分子质量为1.5×105),则n(人血浆铜蓝蛋白)=
37
7.510410
5108mol,个数之比等于物质的量之比,所以1个人血浆铜蓝蛋白中含有Cu2+个数8。
1.51055108
【例6】铜的化合物在生产中有重要应用。
()配合物二草酸合铜()酸钾,是制备金属有机框架材料的一种前驱体。某研究小组
1IIK2CuC2O42
、、
开展探究实验,步骤为:设定H2C2O42H2OK2CO3CuO三种物质按物质的量之比为3:2:1投料。80C下,
、
先向水中依次加入H2C2O42H2OK2CO3充分反应后,得到混合溶液M;再向混合溶液M中加入CuO充
分反应,趁热过滤得滤液N;
粉末形态的化合物P和化合物Q可通过_________实验进行区分。
①根据现有探究实验可知,化合物P、化合物Q的结晶形状不同,其原因可能为_________。
②(2)碘化亚铜常用于LED等光电子器件中。以铜为原料制备碘化亚铜的主要流程如下:
7/260
n(KI)n(KI)
2.2
“转化”过程中,其他条件不变,溶液中铜元素的质量随2变化情况如下图所示,当2时,
nCunCu
①
n(KI)
随着2增大,溶液中铜元素的质量增大,其可能原因是_________。
nCu
用Na2SO3溶液洗涤沉淀的目的是_________。
1
②硫酸铜为原料制备碘化亚铜。补充完整制取碘化亚铜的实验方案:取25mL0.4molLCuSO4溶液于三
、、1、
③颈烧中,_________。(实验中须使用的试剂和仪器有:SO2I20.1molLNaOH乙醇、真空干燥箱)。
已知荧光强度比值与Cu2浓度关系如下图所示。取0.0001gCuI粗产品,经预处理,将Cu元素全部转化
④为Cu2并定容至1000.00mL。取1.00mL所配溶液,测得荧光强度比值为10.3,则产品中CuI的纯度为
_________。
【答案】(1)X-射线衍射初始浓度不同、降温速率不同
--
(2)过量的I与CuI生成CuI2,进入溶液洗涤沉淀表面生成的I2分批次加入1.27gI2,
1
搅拌使溶液充分混合,持续不断通入SO2气体,至溶液变为无色,停止通气,将尾气通入0.1molLNaOH
中,过滤,用乙醇洗涤所得固体,置于真空干燥箱中干燥80.22%
【解析】(2)以铜为原料制备碘化亚铜的主要流程,Cu与稀硫酸、硝酸铵反应生成铜离子;加入KI溶液
生成CuI,过滤后向洗涤好的CuI中加入亚硫酸钠溶液洗涤沉淀,经烘干得到纯净的CuI。
(1)粉末形态的化合物P和化合物Q均为晶体,可通过X-射线衍射实验进行区分。
化合①物P是通过蒸发至40mL(浓度较小)后快速冷却获得,此时的晶体形成速度比较快,不易形成大颗粒;
②化合物Q是通过蒸发至10mL(浓度较大)后缓慢冷却,时间比较慢,晶体在形成时原子排列更规则,更易形
8/260
成大颗粒。故化合物P、化合物Q的结晶形状不同,其原因可能为初始浓度不同、降温速率不同。
2+-
(2)“转化”过程中,溶液中的铜离子被KI还原为CuI,离子方程式为2Cu+4I=2CuI+I2,根据反应可
①n(KI)n(KI)
2.2--
知当2时,随着2增大,KI增多,反应I+CuICuI正移,溶液中铜元素的质量增大。
nCunCu2
Na2SO3有还原性,根据“转化”的方程式可知CuI和I2均是沉淀,可用Na2SO3溶液洗涤沉淀表面生成的I2。
1
②以硫酸铜为原料制备碘化亚铜方案为取25mL0.4molLCuSO4溶液(0.01mol)于三颈烧瓶中,分批次
③加入0.005molI2(1.27g),搅拌使溶液充分混合,持续不断通入SO2气体,发生反应
2+2-+1
2SO2+I2+2Cu+4H2O=2CuI+2SO4+8H,至溶液变为无色,停止通气,将尾气通入0.1molLNaOH中,
过滤,用乙醇洗涤所得固体,置于真空干燥箱中干燥。
取1.00mL所配溶液,测得荧光强度比值为10.3,此时溶液中cCu20.4210-6molL-1,该溶液中
④nCu2=cCu2V0.4210-6molL-11103L4.210-10mo,l产品中CuI的纯度
1000.00mL
4.210-10mol191gmol1
。
1.00mL100%80.22%
0.110-3g
热点02碳索未来:碳中和与碳达峰
“碳达峰”与“碳中和”(简称“双碳”)是国家重大战略,也是2026年高考化学命题中一个极为重要的热点。
它不仅是简单的环保口号,更是将化学反应原理、物质结构、化工流程等核心知识融入真实情境的绝佳载
体,旨在考查你运用所学知识解决复杂问题的能力。
碳达峰:指二氧化碳排放量在某一年达到历史最高值,之后进入平稳下降的通道。可以理解为碳排放的“拐
点”。
碳中和:指通过植树造林、节能减排、碳捕集利用与封存(CCUS)等形式,抵消自身产生的二氧化碳排放,
实现二氧化碳的“净零排放”。
“双碳”目标在高考化学中主要通过以下四个方向进行考查,将前沿科技与核心考点巧妙结合。
命题点01二氧化碳的捕集与转化
这是“双碳”命题的核心,主要围绕如何将CO₂从废气中分离并转化为有价值的化学品。
捕集技术:以碱性溶液(如NaOH、K₂CO₃溶液)喷淋吸收空气中的CO₂为背景,考查相关的离子反应方程
式(如CO₂+CO₃²⁻+H₂O→2HCO₃⁻)、物质的分离提纯(如过滤)、以及吸收剂的再生与循环利用。
催化转化:重点考查CO₂加氢制甲醇(CO₂+3H₂CH₃OH+H₂O)、制烯烃(如乙烯C₂H₄)等反应。题目
会结合反应机理图,考查你对催化剂作用(降低活⇌化能、提供活性位点)、化学键的断裂与形成等微观过程
的理解。
【例1】我国将力争2060年前实现碳中和,CO2的捕捉是减少碳排放的措施之一。一种利用NaOH溶液捕
捉回收的过程如图所示。已知捕捉室中溶液与反应生成,反应、分离过程中
CO2NaOHCO2Na2CO3CaOH2
9/260
与Na2CO3反应生成NaOH和CaCO3。下列说法正确的是
A.二氧化碳是酸性氧化物
B.碳酸钠俗名为纯碱,因此碳酸钠属于碱
C.二氧化碳与一氧化碳互为同素异形体
D.碳酸钙与碳酸钠都是碳酸盐,因此都不溶于水
【答案】A
【解析】A.酸性氧化物是能与碱反应生成盐和水的氧化物,CO2与NaOH反应生成Na2CO3和H2O,符合
+2-
酸性氧化物定义,故A正确;B.碳酸钠(Na2CO3)由金属阳离子(Na)和酸根离子(CO3)构成,属于
盐,故B错误;C.同素异形体是同种元素组成的不同单质,CO和CO2均为化合物,不是单质,故C错误;
D.碳酸钠(Na2CO3)易溶于水,碳酸钙(CaCO3)难溶于水,二者虽均为碳酸盐,但溶解性不同,故D
错误;故答案为A。
【例2】我国力争在2060年前实现“碳中和”,体现了中国对解决全球气候问题的大国担当。在实际生产中,
可利用反应CO2NaOHNaHCO3来捕捉废气中的CO2,下列有关化学用语或说法正确的是
A.H、D、T互为同位素
B.二氧化碳的结构式是:OCO
C.Na的结构示意图:
2
D.NaHCO3的电离方程式:NaHCO3NaHCO3
【答案】A
【解析】A.H、D、T为氢元素的三种核素,互为同位素,A正确;B.CO2结构式应为O=C=O,而非OCO,
++
B错误;C.Na元素的核电荷数为11,Na结构示意图为,C错误;D.NaHCO3电离为Na和HCO3,
NaHCO3的电离方程式为NaHCO3=Na+HCO3,D错误;故选A。
【例3】为早日实现“碳中和”、“碳达峰”目标,科学家提出用钌(Ru)基催化剂催化CO2(g)和H2(g)反应生成
HCOOH,反应机理如图所示,已知当生成46g液态HCOOH时放出31.2kJ的热量。下列说法正确的是
10/260
-
A.通过CO2(g)和H2(g)反应制备液态HCOOH,每转移1mole,放出31.2kJ的热量
B.反应历程中存在极性键、非极性键的断裂与形成
C.物质Ⅰ为该反应的催化剂,物质Ⅱ、Ⅲ为中间产物
D.催化剂能降低活化能,加快反应速率,改变反应热,从而提高转化率
【答案】C
-
【解析】A.根据图示可知总反应为H2+CO2=HCOOH,每生成1molHCOOH转移2mole,46g液态HCOOH
46g
的物质的量为1mol,即生成1mol液态HCOOH时放出热量31.2kJ,故每转移1mole-放出15.6
46g/mol
kJ热量,A错误;B.反应历程中H2、CO2、H2O参与反应,其中H2含有非极性键,CO2、H2O含有极性
键,存在极性键和非极性键的断裂;生成HCOOH、H2O等含有极性键,存在极性键的形成,但不存在非极
性键的形成,B错误;C.催化剂是参与反应,改变反应历程,反应前后质量和化学性质不变的物质;中间
产物是反应过程中生成又消耗的物质,物质I参与反应,最后又生成,是催化剂;物质Ⅱ、Ⅲ是反应过程中
生成又消耗的,为中间产物,C正确;D.催化剂能降低活化能,加快反应速率,但不能改变反应热,平衡
转化率与反应热、外界条件(温度、压强、浓度等)有关,催化剂不能改变平衡转化率,D错误;故答案选
C。
命题点02化学反应原理的综合应用
“双碳”情境为考查化学反应原理提供了丰富的素材,尤其是化学平衡和电化学。
化学平衡:以CO₂催化加氢等可逆反应为背景,考查温度、压强、催化剂对化学平衡移动和反应速率的影
响。例如,通过图像分析判断反应的焓变(ΔH),或解释为何选择特定的反应条件以提高原料转化率和目标
产物产率。
电化学:聚焦于利用电能将CO₂还原为燃料或化工原料。题目可能呈现电解池装置图,要求你书写阴极(CO₂
得电子被还原)和阳极的电极反应式,分析离子交换膜的作用,或计算能量转化效率。
【例4】一种研究碳中和的电解装置如下图所示,它能将工业尾气CO2还原成甲烷、乙烯等基本化工原料。
下列说法正确的是
11/260
--
A.电极M生成CH4的反应为:CO2-8e+6H2O=CH4+8OH
B.离子交换膜a为阳离子交换膜
C.一段时间后,N电极区域溶液pH减小
D.标准状况下,电极N生成1molO2的同时电极M生成11.2L气体
【答案】C
--
【解析】CO2在阴极发生还原反应生成甲烷、乙烯,M为阴极,电极反应式为CO2+8e+6H2O=CH4+8OH
--
或2CO2+12e+8H2O=C2H4+12OH;N电极为阳极,发生氧化反应生成氧气,电极反应式为
--
2H2O4eO24H;A.根据分析,电极M生成CH4的反应为:CO2+8e+6H2O=CH4+8OH,A错误;
B.电解池中,阳离子向阴极移动,阴离子向阳极移动,为维持溶液电中性,阴极生成的OH-要通过阴离子
交换膜向循环池移动,则离子交换膜a为阴离子交换膜,B错误;C.N电极为阳极,电极反应式为
2H2O4eO24H,消耗水,一段时间后,N电极区域溶液氢离子浓度增大,pH减小,C正确;D.电
--
极N生成1molO2转移4mol电子,若阴极只发生反应:CO2+8e+6H2O=CH4+8OH,生成0.5molCH4,若
--1
阴极只发生反应:2CO2+12e+8H2O=C2H4+12OH,生成molC2H4;综合可知电极M生成气体的物质的量小
3
于0.5mol,标准状况下体积小于11.2L,D错误;故选C。
【例5】我国承诺要在2030年前实现碳达峰,2060年前实现碳中和的目标。CO2被还原为甲醇是人工合成
淀粉的第一步。CO2催化加氢的主要反应有:
反应Ⅰ:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)ΔH1<0
-1
反应Ⅱ:CO2(g)+H2(g)⇌CO(g)+H2O(g)ΔH2=+41.2kJ·mol
当压强分别为p1、p2、⇌时,将CO2与H2以起始物质的量之比13置于密闭容器中反应,不同温度下平衡体
或
∶nCH3OHnCO
系中CO2的转化率、CH3OH和CO的选择性[CH3OH(或CO)的选择性=]如图所示。下
参与反应的
n(CO2)
列说法不.正.确.的是
12/260
n起始(CO2)1
A.一定温度下,调整=可提高CO2的平衡转化率
n起始(H2)4
B.曲线表示CH3OH的选择性随温度的变化关系
C.其他条①件②不变,升高温度,CO2的平衡转化率增大
D.相同温度下,p1>p2,且p1下CO的选择性小
【答案】C
n起始(CO2)1
【解析】A.一定温度下,调整=相当于增大H2的浓度,平衡向正反应方向移动,可提高CO2
n起始(H2)4
的平衡转化率,A项正确;B.反应Ⅰ是生成CH3OH的反应,该反应是放热反应,升高温度,平衡逆向移动,
CH3OH的选择性降低,反应Ⅱ是生成CO的反应,该反应是吸热反应,升高温度,平衡正向移动,CO的选
择性提高,因此曲线表示CH3OH的选择性随温度的变化关系,B项正确;C.反应Ⅰ是放热反应,反
应Ⅱ是吸热反应,其他①条②件不变,升高温度,CO2的平衡转化率由反应Ⅰ和反应Ⅱ共同决定,故无法确定,C
项不正确;D.曲线表示CH3OH的选择性随温度的变化关系,增大压强有利于生成CH3OH,故相同
温度下,p1>p2,且p①1下②CO的选择性小,D项正确;答案选C。
命题点03新能源开发与绿色化学
这一方向侧重于评价不同能源路径的优劣,并体现绿色化学的理念。
能源对比:通过分析太阳能、风能、氢能等清洁能源替代煤炭、石油等化石燃料的情境,考查你对“碳替代”
和“碳减排”路径的理解。题目可能会设置陷阱,例如辨析“煤液化制甲醇”虽然提高了煤炭利用率,但燃烧甲
醇仍会排放CO₂,并不能实现“碳中和”。
绿色化学评价:要求你从原子利用率、能耗、环境污染等角度,评价某个化工生产流程(如CO₂合成可降
解塑料)是否符合绿色化学原则。
【例6】“绿色、智能、节俭、文明”的第19届亚运会在杭州圆满闭幕。下列说法不正确的是
A.主会场“大莲花”采取自然采光方式有利于实现“碳中和”
B.吉祥物“江南忆”机器人所采用芯片的主要成分中含有二氧化硅
C.氢燃料汽车使用的燃料电池将化学能转化为电能
D.火炬“薪火”的燃料“零碳甲醇”是用CO2和H2合成的,“零碳甲醇”使用时会生成CO2
【答案】B
【解析】A.自然采光利用太阳能,减少照明用电,间接降低化石能源消耗和CO2排放,符合碳中和理念,
13/260
A正确;B.芯片核心材料是半导体单晶硅(如硅晶圆),二氧化硅(SiO2)是绝缘层材料,非主要功能成
分,B错误;C.燃料电池通过氢氧反应(如2H2+O2=2H2O)产生电流,属于化学能直接转化为电能,C正
一定条件
确;D.火炬“薪火”的燃料“零碳甲醇”是用CO2和H2合成的:,甲醇(CH3OH)
CO2+3H2CH3OH+H2O
点燃
完全燃烧的化学方程式为:2CH3OH+3O22CO2+4H2O,必然生成CO2,D正确;故选B。
【例7】CO2的资源化利用
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