化學(xué)富強(qiáng)精神（創(chuàng)新、發(fā)展）培養(yǎng)試題一、選擇題（每題5分，共30分）我國科學(xué)家在鋰離子電池領(lǐng)域的創(chuàng)新突破中，下列哪種材料的研發(fā)直接推動(dòng)了高能量密度電池的產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程？A.石墨負(fù)極B.三元復(fù)合正極（鎳鈷錳酸鋰）C.鉛酸電解液D.金屬鋰單質(zhì)在“碳中和”目標(biāo)下，化學(xué)工業(yè)通過技術(shù)創(chuàng)新實(shí)現(xiàn)綠色轉(zhuǎn)型。下列哪項(xiàng)技術(shù)不屬于減少碳排放的創(chuàng)新路徑？A.煤制甲醇過程中的CO?捕集與資源化利用B.生物發(fā)酵法生產(chǎn)可降解塑料C.高溫煅燒石灰石制備生石灰D.光催化CO?還原為燃料我國自主研發(fā)的“煤制烯烴”技術(shù)打破了國外壟斷，其核心創(chuàng)新點(diǎn)在于：A.直接燃燒煤發(fā)電驅(qū)動(dòng)烯烴合成B.通過催化劑將煤轉(zhuǎn)化為合成氣再制備低碳烯烴C.利用煤焦油直接分餾獲得乙烯D.采用生物酶催化煤的分解化學(xué)教育中培養(yǎng)學(xué)生“發(fā)展意識(shí)”的核心是引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識(shí)到：A.化學(xué)理論的永恒不變性B.技術(shù)突破對(duì)社會(huì)進(jìn)步的推動(dòng)作用C.實(shí)驗(yàn)操作的規(guī)范性優(yōu)先于創(chuàng)新性D.化學(xué)學(xué)科與其他領(lǐng)域的獨(dú)立性在新能源材料研發(fā)中，“鈣鈦礦太陽能電池”的創(chuàng)新優(yōu)勢(shì)不包括：A.制備成本遠(yuǎn)低于硅基電池B.可柔性化、輕量化應(yīng)用C.光吸收系數(shù)高，能量轉(zhuǎn)換效率提升迅速D.化學(xué)穩(wěn)定性優(yōu)于傳統(tǒng)硅材料我國科學(xué)家首次實(shí)現(xiàn)“人工合成淀粉”，其創(chuàng)新意義在于：A.徹底替代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，解決糧食危機(jī)B.突破自然光合作用的效率限制，實(shí)現(xiàn)工業(yè)化固碳C.直接將淀粉轉(zhuǎn)化為汽油D.證明化學(xué)合成可以完全脫離生物酶催化二、填空題（每空3分，共30分）我國自主研發(fā)的“第三代鋁鋰合金”材料，通過在鋁合金中引入____元素，顯著降低材料密度并提升強(qiáng)度，已廣泛應(yīng)用于大飛機(jī)機(jī)身制造，體現(xiàn)了化學(xué)材料創(chuàng)新對(duì)____領(lǐng)域發(fā)展的支撐作用?；瘜W(xué)創(chuàng)新需兼顧經(jīng)濟(jì)效益與社會(huì)責(zé)任。例如，我國科學(xué)家開發(fā)的“海水提鈾”技術(shù)，利用____材料對(duì)鈾離子的高選擇性吸附，解決了傳統(tǒng)萃取法成本高、污染大的問題，為____戰(zhàn)略資源的可持續(xù)利用提供了新思路。在藥物研發(fā)中，基于____（填技術(shù)名稱）的靶向藥物設(shè)計(jì)，通過將藥物分子與抗體結(jié)合，實(shí)現(xiàn)對(duì)癌細(xì)胞的精準(zhǔn)殺傷，減少對(duì)正常細(xì)胞的毒副作用，這體現(xiàn)了化學(xué)創(chuàng)新對(duì)____領(lǐng)域的革命性影響?；瘜W(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，“微型實(shí)驗(yàn)”的推廣不僅降低了試劑消耗，更培養(yǎng)了學(xué)生的____意識(shí)；而“項(xiàng)目式學(xué)習(xí)”（如設(shè)計(jì)污水處理方案）則強(qiáng)化了學(xué)生將____轉(zhuǎn)化為實(shí)際問題解決方案的能力。我國在“固態(tài)電池”領(lǐng)域的創(chuàng)新布局中，重點(diǎn)突破了____電解質(zhì)材料的界面穩(wěn)定性問題，有望解決液態(tài)電解質(zhì)電池的____隱患，推動(dòng)新能源汽車產(chǎn)業(yè)的安全發(fā)展。三、簡答題（每題15分，共30分）結(jié)合實(shí)例說明化學(xué)領(lǐng)域的“原始創(chuàng)新”與“集成創(chuàng)新”如何共同推動(dòng)國家科技發(fā)展?；瘜W(xué)領(lǐng)域的原始創(chuàng)新與集成創(chuàng)新是推動(dòng)國家科技發(fā)展的“雙輪驅(qū)動(dòng)”。原始創(chuàng)新聚焦基礎(chǔ)理論與核心技術(shù)突破，例如我國科學(xué)家在量子點(diǎn)發(fā)光材料領(lǐng)域的原創(chuàng)性研究：通過調(diào)控量子點(diǎn)的尺寸與組分，實(shí)現(xiàn)了發(fā)光波長的精準(zhǔn)可調(diào)，其發(fā)光效率突破90%，打破了國外對(duì)高端顯示材料的專利壟斷。這一原始創(chuàng)新為顯示產(chǎn)業(yè)國產(chǎn)化奠定了基礎(chǔ)。集成創(chuàng)新則強(qiáng)調(diào)多技術(shù)融合與工程化應(yīng)用。以“中國芯”制造為例，我國在光刻膠、電子特氣等關(guān)鍵化學(xué)品領(lǐng)域通過集成創(chuàng)新，將納米材料制備、超純凈化工藝與精密檢測(cè)技術(shù)結(jié)合，開發(fā)出滿足7納米制程的光刻膠產(chǎn)品，擺脫了對(duì)日本、美國的進(jìn)口依賴。原始創(chuàng)新提供“從0到1”的突破，集成創(chuàng)新實(shí)現(xiàn)“從1到N”的產(chǎn)業(yè)化落地，二者共同支撐了我國半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的自主發(fā)展。在中學(xué)化學(xué)教學(xué)中，如何設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)活動(dòng)培養(yǎng)學(xué)生的“創(chuàng)新思維”與“發(fā)展眼光”？中學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)可通過“問題導(dǎo)向-探究實(shí)踐-拓展延伸”三階段設(shè)計(jì)培養(yǎng)學(xué)生能力。例如，在“水的凈化”實(shí)驗(yàn)中：創(chuàng)新思維培養(yǎng)：不局限于教材中的過濾、蒸餾方法，引導(dǎo)學(xué)生自主設(shè)計(jì)“活性炭-石英砂-明礬”復(fù)合過濾柱，并對(duì)比不同組合的凈化效率，鼓勵(lì)提出“用蛋殼膜替代濾紙”等非常規(guī)方案；發(fā)展眼光培養(yǎng)：實(shí)驗(yàn)后延伸討論“海水淡化技術(shù)的演進(jìn)”，從古代蒸餾法到現(xiàn)代反滲透膜技術(shù)，再到未來的石墨烯濾膜展望，讓學(xué)生認(rèn)識(shí)到技術(shù)迭代的持續(xù)性；同時(shí)引入“中東國家海水淡化與中國西北苦咸水治理”的案例，理解化學(xué)技術(shù)如何服務(wù)于不同地區(qū)的發(fā)展需求。通過此類設(shè)計(jì)，學(xué)生既能掌握實(shí)驗(yàn)技能，又能形成“技術(shù)創(chuàng)新需立足現(xiàn)實(shí)問題、面向未來需求”的發(fā)展意識(shí)。四、論述題（30分）主題：從“合成氨技術(shù)”的發(fā)展史看化學(xué)創(chuàng)新如何塑造國家競爭力要求：結(jié)合20世紀(jì)初以來合成氨技術(shù)的關(guān)鍵突破，分析化學(xué)創(chuàng)新對(duì)農(nóng)業(yè)、能源、軍事等領(lǐng)域的影響，并闡述我國在該領(lǐng)域的現(xiàn)代創(chuàng)新如何體現(xiàn)“富強(qiáng)精神”。合成氨技術(shù)的發(fā)展史是一部化學(xué)創(chuàng)新與國家競爭力交織的歷史。20世紀(jì)初，哈伯-博施法突破了“人工固氮”的世紀(jì)難題，使德國在一戰(zhàn)期間擺脫了對(duì)智利硝石的依賴，直接支撐了其軍工生產(chǎn)；戰(zhàn)后該技術(shù)轉(zhuǎn)向農(nóng)業(yè)，全球糧食產(chǎn)量因氮肥普及提升50%，深刻改變了人類文明進(jìn)程。這一案例揭示：化學(xué)創(chuàng)新不僅是實(shí)驗(yàn)室的突破，更是國家戰(zhàn)略能力的核心要素。我國合成氨技術(shù)的發(fā)展歷程彰顯了從“跟跑”到“領(lǐng)跑”的創(chuàng)新精神。建國初期，面對(duì)西方國家封鎖，我國科學(xué)家自主研發(fā)“碳化法合成氨”工藝，利用低品位煤為原料，在極端條件下實(shí)現(xiàn)氨的工業(yè)化生產(chǎn)，解決了糧食生產(chǎn)的肥料瓶頸。改革開放后，通過引進(jìn)消化吸收再創(chuàng)新，開發(fā)出“節(jié)能型合成氨成套技術(shù)”，將噸氨能耗從1800立方米降至1300立方米，成為全球合成氨第一大國。進(jìn)入新時(shí)代，我國在合成氨領(lǐng)域的創(chuàng)新進(jìn)一步向“綠色化、智能化”升級(jí)。例如，中科院大連化物所開發(fā)的“電催化常溫常壓合成氨”技術(shù)，利用可再生能源發(fā)電，在常溫下將氮?dú)夂退苯愚D(zhuǎn)化為氨，能耗僅為傳統(tǒng)工藝的60%，且無碳排放。這一突破不僅顛覆了百年傳統(tǒng)工藝，更在“雙碳”目標(biāo)下為我國搶占新能源化工制高點(diǎn)提供了支撐——當(dāng)技術(shù)成熟時(shí)，我國可依托全球最大的可再生能源裝機(jī)容量，實(shí)現(xiàn)氨的綠色生產(chǎn)，進(jìn)而通過“氨燃料”“氨儲(chǔ)能”技術(shù)影響全球能源格局?；瘜W(xué)創(chuàng)新的“富強(qiáng)精神”，既體現(xiàn)為打破壟斷、保障國家戰(zhàn)略安全的硬核實(shí)力，也表現(xiàn)為以技術(shù)普惠推動(dòng)可持續(xù)發(fā)展的責(zé)任擔(dān)當(dāng)。從保障糧食安全到引領(lǐng)能源革命，合成氨技術(shù)的演進(jìn)證明：化學(xué)學(xué)科的創(chuàng)新深度，直接決定著國家在全球產(chǎn)業(yè)鏈中的話語權(quán)與發(fā)展主動(dòng)權(quán)。五、實(shí)踐應(yīng)用題（30分）情境任務(wù)：某化工企業(yè)計(jì)劃開發(fā)“秸稈資源化利用”創(chuàng)新項(xiàng)目，目標(biāo)是將農(nóng)業(yè)廢棄物轉(zhuǎn)化為高附加值產(chǎn)品。作為項(xiàng)目研發(fā)團(tuán)隊(duì)成員，請(qǐng)結(jié)合化學(xué)知識(shí)與創(chuàng)新思維，設(shè)計(jì)一套包含技術(shù)路徑、環(huán)境效益、社會(huì)價(jià)值的可行性方案，并說明方案中體現(xiàn)的“發(fā)展意識(shí)”。方案設(shè)計(jì)要點(diǎn)：技術(shù)路徑創(chuàng)新預(yù)處理階段：采用“微波輔助稀酸水解法”，利用微波的熱效應(yīng)與酸催化協(xié)同作用，快速分解秸稈中的纖維素、半纖維素，相比傳統(tǒng)高溫蒸煮法能耗降低40%，且避免有毒溶劑使用；核心轉(zhuǎn)化階段：通過“雙菌協(xié)同發(fā)酵”技術(shù)，將水解產(chǎn)生的葡萄糖轉(zhuǎn)化為兩種高附加值產(chǎn)品：①利用酵母菌發(fā)酵生產(chǎn)生物乙醇（作為新能源燃料）；②利用乳酸菌發(fā)酵生產(chǎn)聚乳酸（可降解塑料原料），實(shí)現(xiàn)“一料兩用”；副產(chǎn)物利用：發(fā)酵殘?jiān)缓举|(zhì)素，通過熱解炭化制備生物炭，作為土壤改良劑或電極材料，形成“秸稈-燃料/塑料-生物炭”全產(chǎn)業(yè)鏈利用。環(huán)境效益替代化石能源生產(chǎn)乙醇，減少CO?排放；可降解塑料替代傳統(tǒng)聚乙烯，解決“白色污染”；生物炭還田提升土壤肥力，實(shí)現(xiàn)碳封存。社會(huì)價(jià)值為農(nóng)村地區(qū)提供廢棄物回收收益，每畝秸稈可創(chuàng)造200元經(jīng)濟(jì)價(jià)值；帶動(dòng)生物化工、農(nóng)業(yè)環(huán)保等領(lǐng)域就業(yè)；技術(shù)可復(fù)制性強(qiáng)，適合在糧食主產(chǎn)區(qū)規(guī)?；茝V，助力鄉(xiāng)村振興。發(fā)展意識(shí)體現(xiàn)動(dòng)態(tài)優(yōu)化思維：預(yù)留技術(shù)升級(jí)接口，未來可引入合成生物學(xué)技術(shù)，通過基因編輯優(yōu)化菌種性能，提升轉(zhuǎn)化效率；跨界融合意識(shí)：方案整合了化學(xué)工程、微生物學(xué)、農(nóng)業(yè)科學(xué)等多學(xué)科知識(shí)，體現(xiàn)“大化學(xué)”視角下的系統(tǒng)創(chuàng)新；可持續(xù)發(fā)展導(dǎo)向：不僅關(guān)注短期經(jīng)濟(jì)效益，更通過全產(chǎn)業(yè)鏈設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)資源循環(huán)，符合“綠水青山就是金山銀山”的發(fā)展理念。該方案通過化學(xué)技術(shù)創(chuàng)新，將“廢棄物”轉(zhuǎn)化為“資源”，既破解了農(nóng)業(yè)環(huán)境問題，又創(chuàng)造了經(jīng)濟(jì)價(jià)值，生動(dòng)詮釋了“化學(xué)創(chuàng)新服務(wù)社會(huì)發(fā)展”的核心內(nèi)涵。六、開放創(chuàng)新題（20分）主題：未來10年，你認(rèn)為化學(xué)領(lǐng)域最可能出現(xiàn)的顛覆性技術(shù)是什么？請(qǐng)結(jié)合“創(chuàng)新”與“發(fā)展”雙重視角，預(yù)測(cè)其對(duì)我國產(chǎn)業(yè)升級(jí)或社會(huì)進(jìn)步的影響。（提示：可從能源、材料、生命健康、環(huán)境治理等方向作答，需包含技術(shù)原理、創(chuàng)新點(diǎn)、潛在應(yīng)用場(chǎng)景三部分）參考答案示例方向：顛覆性技術(shù)：常溫常壓下的“人工固氮-固碳一體化”技術(shù)技術(shù)原理：模仿豆科植物根瘤菌的固氮酶結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)金屬有機(jī)框架（MOFs）催化劑，在可見光驅(qū)動(dòng)下同時(shí)實(shí)現(xiàn)N?→NH?、CO?→CH?OH的轉(zhuǎn)化，能量來源于太陽能；創(chuàng)新點(diǎn)：突破傳統(tǒng)合成氨高能耗、高壓力的限制，實(shí)現(xiàn)“一石二鳥”的資源轉(zhuǎn)化；社會(huì)影響：在我國西北干旱地區(qū)建立“太陽能固氮固碳工廠”，直接利用沙漠光熱資源生產(chǎn)氨肥與甲醇燃料，既解決農(nóng)業(yè)用肥短缺，又為新能源存儲(chǔ)提供載體，推動(dòng)“西部開發(fā)”與“碳中和”目標(biāo)協(xié)同實(shí)現(xiàn)。參考答案及評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)（簡要說明）一、選擇題1-6：BCBBDB（評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)：每題5分，側(cè)重考察對(duì)我國化學(xué)領(lǐng)域重大創(chuàng)新成果的了解，如三元鋰電池、煤制烯烴、人工淀粉等）二、填空題鋰（Li）；航空航天吸附；戰(zhàn)略（或能源/資源）單克隆抗體偶聯(lián)（或靶向分子設(shè)計(jì)）；生物醫(yī)藥綠色化學(xué)（或可持續(xù)發(fā)展）；化學(xué)知識(shí)固態(tài)（或硫化物/氧化物）；安全（或燃爆）（評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)：每空3分，考察關(guān)鍵技術(shù)細(xì)節(jié)與創(chuàng)新意義的關(guān)聯(lián)）三、簡答題需結(jié)合“原始創(chuàng)新”（如量子點(diǎn)、人工淀粉）與“集成創(chuàng)新”（如半導(dǎo)體材料、新能源技術(shù)）的實(shí)例，說明二者對(duì)產(chǎn)業(yè)升級(jí)的協(xié)同作用（15分）。需設(shè)計(jì)具體實(shí)驗(yàn)案例，體現(xiàn)“問題探究”與“技術(shù)發(fā)展”的結(jié)合（15分）。四、論述題需涵蓋：①合成氨技術(shù)的歷史影響（哈伯法、我國早期突破）；②現(xiàn)代創(chuàng)新案例（電催化合成氨）；③對(duì)國家競爭力的意義（糧食安全、能源革命）（30分）。五、實(shí)踐應(yīng)用題方案需包含技術(shù)路徑（預(yù)處理、轉(zhuǎn)化、副產(chǎn)物利用）、環(huán)境效益（減排、減塑）、社會(huì)價(jià)值（農(nóng)民增收、鄉(xiāng)村振興），并體現(xiàn)“動(dòng)態(tài)優(yōu)化”“跨界融合”等發(fā)展意識(shí)（30分）。六、開放創(chuàng)新題從技術(shù)原理、創(chuàng)新點(diǎn)、應(yīng)用場(chǎng)景三