創新性優秀原創試題選登

本刊編輯部整理

一、傳統文化中的化學知識

1.《本草經集注》中記載有關鑒別消石(KNO3)和撲消(Na2SO4)的方法：“以火燒之，紫青煙起，云是真消石也”，上述記載中涉及物質鑒別方法正確的是

( )

A.升華 B.焰色反應

C.蒸餾 D.蒸發

【答案】B

【命題意圖】本題通過古籍原文考查傳統文化中的化學知識，意在考查學生證據推理與模型認知核心素養。

【解析】“以火燒之”符合焰色反應的實驗操作，焰色反應是鑒別鈉鹽與鉀鹽的常見方法，鉀元素的焰色反應為紫色。

【作者單位 姓名】寧波市鄞州高級中學 王葉濃

2.下列說法正確的是

( )

A.《天工開物》中記載：“凡石灰經火焚煉為用。……火力到后，燒酥石性，置于風中久自吹化成粉”中的“粉”為CaO

B.《本草綱目拾遺》中對“強水”的記載：“性最烈，能蝕五金，其水甚強，惟玻璃可盛”，“強水”為氫氟酸

C.《格物粗談·果品》中記載：“紅柿摘下未熟，每籃用木瓜三枚放入，得氣即發，并無澀味。”文中的“氣”是指乙烯

D.《水經注》中有如下記載：“屈茨二百里有山，夜則火光，晝則旦煙，人取此山石炭冶此山鐵，恒充三十六國用”，“山鐵”是單質鐵

【答案】C

【命題意圖】本題通過中國傳統文化考查學生化學知識，考查學生證據推理與模型認知核心素養。

【解析】碳酸鈣煅燒生成氧化鈣，氧化鈣久置生成氫氧化鈣，氫氧化鈣吸收二氧化碳生成碳酸鈣，“凡石灰經火焚煉為用。……火力到后，燒酥石性，置于風中久自吹化成粉”中的“粉”為碳酸鈣，A項錯誤；“能蝕五金”說明其能腐蝕大多數金屬，“惟玻璃可盛”說明不與玻璃反應，則不可能是HF，而HF與玻璃反應，不可用玻璃制品盛放，B項錯誤；果實成熟過程中會釋放出乙烯，乙烯有催熟作用，可以使未成熟柿子加速成熟，C項正確；“山鐵”是指鐵礦石，鐵單質的化學性質較為活潑，自然界中很難以單質形式存在，D項錯誤。

【作者單位 姓名】浙江省金華市艾青中學 劉樹載

3.明朝瞿佑《煙火戲》有詩云“天花無數月中開，五色祥云繞絳臺。墮地忽驚星彩散，飛空頻作雨聲來。”下列有關煙花敘述錯誤的是

( )

A.燃放過程會產生大量有害氣體和顆粒物

B.煙花的顏色涉及金屬的焰色反應，屬于金屬的化學性質

C.向煙花中添加鎂粉及其合金，可以使其顏色更加明亮

D.黏合劑使火藥能夠密封在彈丸中，增加了煙花的耐水性和機械穩定性

【答案】B

【命題意圖】本題考查屬于化學與傳統文化考點，情境一般為日常生活情境或化學史料情境，以純文字或文字加圖像為題目形式。考查物質的轉化與應用，且以無機物為主。

【解析】煙花燃放后，產生大量SO2、CO2等有害氣體及顆粒物，A項正確。煙花的顏色涉及金屬的焰色反應，但焰色反應發生的是物理變化，B項錯誤；鎂燃燒發出耀眼的白光，向煙花中添加鎂粉及其合金，可以使其顏色更加明亮，C項正確；煙花中的火藥在強烈的撞擊下易發生爆炸意外，黏合劑可使火藥密封在彈丸中，提高煙花的耐水性和機械穩定性，D項正確。

4.近日，我國科學家從中藥川芎的非藥用部位——莖葉中分離出某種有機物(結構如圖1所示)，具有舒張血管作用，關于該化合物的有關敘述正確的是

( )

圖1

A.其分子式為C12H16O3

B.可發生加成聚合反應

C.不能使酸性重鉻酸鉀溶液變色

D.1 mol該分子可與4 mol H2發生反應

【答案】B

【命題意圖】本題以中藥川芎的非藥用部位分離出的有機物為情境載體，考查分子式、反應類型、官能團性質等知識。考查學生信息理解能力、信息轉化能力以及理論聯系實際的能力，落實宏觀辨識與微觀探析、證據推理與模型認知等學科核心素養。

【解析】該有機物的分子式為C13H18O3，A項錯誤；該有機物含碳碳雙鍵，可發生加成聚合反應，B項正確；碳碳雙鍵具有還原性，可使酸性重鉻酸鉀溶液變色，C項錯誤；該有機物中可與H2發生加成反應的為2個碳碳雙鍵和1個酮基，1 mol該分子可與3 mol H2發生反應，D項錯誤。

【作者單位 姓名】深圳市布吉高級中學 王弦

二、化學反應機理

5.近期我國研究人員報道了溫和條件下實現固氮的一類三元NiFeV催化劑，圖2為其電催化固氮的機理示意圖。以下關于該電催化機理過程描述中錯誤的是

圖2

( )

A.反應在酸性條件下進行

B.反應過程涉及N2的電化學氧化

C.1個N2分子反應生成2個NH3分子

D.反應分多步進行，中間產物為幾種不同的氮氫化物

【答案】B

【命題意圖】本題以反應歷程圖為載體，對化學反應原理進行考查，考查學生運用知識、提取信息的能力，滲透對學科素養證據推理與模型認知的考查。

【解析】A項，據圖2可知該反應過程有H+參與，所以在酸性條件下進行，A正確；B項，該過程中N2中的N元素化合價降低被還原，B錯誤；C項，由圖2可知1個N2分子依次結合3個H+生成一個NH3分子和N原子，之后N原子依次結合3個H+生成一個NH3分子，C正確；D項，由圖2可知每一步反應中都結合一個H+，中間產物為幾種不同的氮氫化物，D正確。

【作者單位 姓名】浙江省金華市艾青中學 劉樹載

6.我國科學家發現了一種新型的CO2電化學還原催化劑——二維銻片(Sb)，在酸性條件下人工固碳裝置中反應物在二維銻片表面催化競爭反應，生成產物H2、HCOOH、CO的反應歷程如圖3所示(圖3中吸附在催化劑表面的中間活性物質全部為電中性，用*標注)，下列敘述正確的是

圖3

( )

A.該催化劑對生成HCOOH的催化效果最好

C.該催化劑對三個電極反應的選擇性效果為HCOOH

【答案】A

【命題意圖】本題以學習探究情境為切入點，用反應機理為情境載體，考查了催化劑的選擇性、基元反應、活化能、電極反應等知識。考查學生信息理解能力、信息轉化能力，落實宏觀辨識與微觀探析、證據推理與模型認知等學科核心素養。

【作者單位 姓名】深圳市布吉高級中學 王弦

三、探究性實驗

7.(14分)“魚浮靈”是一種常用的化學增氧劑，其主要成分過氧碳酸鈉(2Na2CO3·3H2O2)具有Na2CO3和H2O2的雙重性質，50℃開始分解，在異丙醇中溶解度較低。

Ⅰ.實驗室制備過氧碳酸鈉

圖4

(1)儀器X的名稱為________，恒壓滴液漏斗支管的作用為________________________。

(2)反應結束后，為了獲得過氧碳酸鈉固體，可向反應液中加入適量的________，再進行靜置、過濾、洗滌、________。

Ⅱ.探究“魚浮靈”的增氧原理

(3)學習小組對“魚浮靈”的增氧原理作出了如下假設：

假設1：________________________

假設2：Na2CO3催化H2O2分解，促進了O2的釋放

基于上述猜想，查閱文獻得知H2O2的酸性比H2CO3弱，得出假設1不成立。

(4)為進一步探究Na2CO3對H2O2的催化機理，學習小組利用數字化壓強傳感器進行驗證(假定錐形瓶內起始壓強為0 kPa)，完成如下表1實驗設計。

表1

(5)實驗2與實驗3的相對壓強在儀器誤差范圍內可認為相同，結合化學用語分析“魚浮靈”增氧的原理：______________________________(結合離子方程式)。

【答案】(14分，除標注外每空2分)

(1)球形冷凝管(1分) 平衡氣壓，使H2O2順利滴下(1分)

(2)異丙醇(1分) 低溫烘干(或真空干燥)(1分)

(3)Na2CO3與H2O2反應生成了O2

②5 mL pH=8的Na2CO3溶液(只寫“Na2CO3溶液”不得分)

【命題意圖】本題以學習探究情境為切入點，用水產增氧劑“魚浮靈”為情境載體，考查基本實驗儀器及裝置作用、實驗基本操作、實驗設計、實驗數據分析等知識。考查學生符號理解能力、信息獲取與加工能力、數據處理能力、分析與推測能力等，落實宏觀辨識與微觀探析、證據推理與模型認知、科學探究與創新意識等學科核心素養。

【解析】(1)儀器X的名稱為球形冷凝管；為了提高原料利用率，使用恒壓滴液漏斗盛裝H2O2，支管起到平衡氣壓，使H2O2順利滴下的作用。

(2)由題目信息可知，過氧碳酸鈉在異丙醇中溶解度較低，故可在反應結束后，向反應液中加入適量異丙醇，降低過氧碳酸鈉的溶解度使其從反應液中析出，再進行靜置、過濾、洗滌、干燥。

(3)“魚浮靈”的主要成分過氧碳酸鈉(2Na2CO3·3H2O2)具有Na2CO3和H2O2的雙重性質，H2O2可分解產生O2，故結合第2條假設，可推測假設1可能是Na2CO3和H2O2發生化學反應產生O2，假設1不成立，不成立的證據是H2O2的酸性比H2CO3弱，說明Na2CO3和H2O2不能發生反應，進一步確定假設1為Na2CO3和H2O2發生化學反應產生O2；

【作者單位 姓名】深圳市布吉高級中學 王弦

8.某實驗小組對氯水成分和性質進行研究。

表2

(1)新制氯水呈淺黃綠色，說明其中含有________(填化學式)，電子式為________。

(2)實驗1的現象表明，氯水具有酸性和________性。

(3)新制氯水中具有氧化性的氯元素微粒有__________(填化學式)，氯氣與水反應的化學方程式為________________。

(4)用化學用語說明實驗2中“紅色不褪去”的原因______________________________。

(5)某實驗小組為探究實驗3中“紅色不褪去”提出了如下假設：

假設一：氯水被稀釋

假設二：次氯酸生成沉淀

該小組設計實驗4、5驗證假設，請填寫表3：

表3

假設二成立的化學方程式為________________________。

(2)漂白(或氧化)

(5)實驗4：1 mL蒸餾水，再加入2滴紫色石蕊試液 溶液變紅色，一段時間后，紅色褪去

實驗5：取上層清液，滴加2滴紫色石蕊溶液 顏色褪去

(2)實驗1中加入石蕊試液變紅色，表明溶液呈酸性，溶液紅色褪去，說明氯水因具有強氧化性而表現出漂白性。