2025年高中化學知識競賽終極挑戰(zhàn)賽試題（一）一、化學基本原理（共30分）1.熱力學與動力學綜合題（12分）（1）298K時，反應N?O?(g)?2NO?(g)的平衡常數(shù)Kp=0.15。若將1.0molN?O?充入10L密閉容器，計算達平衡時體系的總壓（R=8.314J·mol?1·K?1）。（2）實驗測得該反應的速率方程為v=k[N?O?]，其中k=3.0×10??s?1。當N?O?濃度降至初始值的1/4時，反應時間為多少？（3）若在體系中加入催化劑，寫出兩個不變化的物理量和一個增大的物理量。2.電化學原理應用題（8分）某新型鋰硫電池的放電反應為：2Li+S?=Li?S?（1.9V）→Li?S?（2.3V）→Li?S?（2.1V）→Li?S?（2.0V）→Li?S（1.7V）（1）計算電池總反應的理論比容量（mAh/g，F(xiàn)=96500C/mol，Li?S摩爾質量46g/mol）。（2）寫出放電至生成Li?S?時的正極反應式。（3）解釋為何該電池需使用醚類電解液而非碳酸酯類溶劑。3.分析化學計算題（10分）用0.1000mol/LNaOH滴定20.00mLH?PO?溶液（Ka?=7.5×10?3，Ka?=6.2×10??，Ka?=2.2×10?13）：（1）計算第一化學計量點的pH值。（2）若消耗NaOH體積達30.00mL時，溶液中主要存在的兩種磷酸型體是什么？（3）繪制滴定曲線示意圖，標注三個突躍區(qū)間的pH范圍。二、基礎有機化學（共35分）4.有機合成與機理題（15分）化合物A（C??H??O）的1H-NMR數(shù)據(jù)為：δ7.2-7.4（m，5H），4.9（s，1H），3.6（q，2H），2.3（s，3H），1.2（t，3H）。（1）推斷A的結構簡式并標注各質子的化學位移歸屬。（2）設計以苯和C?以下有機物為原料合成A的路線（用反應流程圖表示）。（3）寫出A在酸性高錳酸鉀溶液中加熱反應的機理（用彎箭頭表示電子轉移）。5.立體化學題（10分）（1）判斷D-葡萄糖的椅式構象中，C2、C3、C4位羥基的相對構型（順式/反式）。（2）某手性化合物的比旋光度為+30°，若將濃度增加一倍，旋光管長度減半，則新的比旋光度為多少？（3）畫出2-氯-3-溴丁烷的所有立體異構體，用R/S標記手性碳構型，并指出其中的內消旋體。6.天然產物化學題（10分）青蒿素的結構如圖所示（此處省略結構，考生需根據(jù)描述答題）：（1）指出分子中含有的三種含氧官能團名稱。（2）解釋為何青蒿素需經還原為雙氫青蒿素后才具有更好的水溶性。（3）寫出青蒿素與NaOH溶液反應的主要有機產物結構簡式。三、無機元素與晶體結構（共35分）7.配位化合物題（12分）化合物[Co(NH?)?Cl]Cl?是經典的維爾納配合物：（1）計算該配合物的磁矩（Co3?電子構型為d?）。（2）若用乙二胺（en）取代部分NH?，生成的配合物[Co(NH?)?(en)Cl]Cl?有多少種幾何異構體？（3）比較[Co(NH?)?]3?與[CoF?]3?的穩(wěn)定性大小，并解釋原因。8.元素化學推斷題（13分）某黃色固體A不溶于水，與稀硫酸反應生成臭雞蛋氣味氣體B和淺綠色溶液C。向C中加入KSCN溶液無明顯現(xiàn)象，滴加氯水后溶液變紅。B通入硫酸銅溶液生成黑色沉淀D，D溶于濃硝酸生成藍色溶液E并放出紅棕色氣體F。（1）寫出A-F的化學式。（2）寫出C與氯水反應的離子方程式。（3）計算D在25℃時的溶度積（已知其飽和溶液中S2?濃度為1.0×10?1?mol/L）。9.晶體結構計算題（10分）鈦酸鍶（SrTiO?）具有立方鈣鈦礦結構，晶胞參數(shù)a=390.5pm：（1）指出Sr2?、Ti??、O2?的配位數(shù)分別是多少？（2）計算Ti??的離子半徑（已知Sr2?半徑為118pm，O2?半徑為140pm）。（3）若將Ti??部分替換為Nb??，需引入何種缺陷以保持電中性？解釋其對材料導電性的影響。四、綜合應用題（共20分）10.化學與生活題（10分）（1）解釋為何鋁合金門窗比純鋁更耐腐蝕。（2）計算0.1mol/LNa?CO?溶液的pH值（Ka?=4.3×10??，Ka?=5.6×10?11）。（3）說明高鐵酸鈉（Na?FeO?）作為水處理劑的雙重作用。11.化學前沿題（10分）2024年諾貝爾化學獎授予“量子點的發(fā)現(xiàn)與應用”：（1）寫出CdSe量子點的禁帶寬度隨粒徑減小的變化趨勢。（2）解釋量子點發(fā)光顏色可調的原理。（3）列舉量子點在生物成像中的兩個優(yōu)勢。（全卷共11題，滿分100分，考試時間1