创新性优秀原创试题选登

本刊编辑部整理

一、传统文化中的化学知识

1.《本草经集注》中记载有关鉴别消石(KNO3)和扑消(Na2SO4)的方法：“以火烧之，紫青烟起，云是真消石也”，上述记载中涉及物质鉴别方法正确的是

( )

A.升华 B.焰色反应

C.蒸馏 D.蒸发

【答案】B

【命题意图】本题通过古籍原文考查传统文化中的化学知识，意在考查学生证据推理与模型认知核心素养。

【解析】“以火烧之”符合焰色反应的实验操作，焰色反应是鉴别钠盐与钾盐的常见方法，钾元素的焰色反应为紫色。

【作者单位 姓名】宁波市鄞州高级中学 王叶浓

2.下列说法正确的是

( )

A.《天工开物》中记载：“凡石灰经火焚炼为用。……火力到后，烧酥石性，置于风中久自吹化成粉”中的“粉”为CaO

B.《本草纲目拾遗》中对“强水”的记载：“性最烈，能蚀五金，其水甚强，惟玻璃可盛”，“强水”为氢氟酸

C.《格物粗谈·果品》中记载：“红柿摘下未熟，每篮用木瓜三枚放入，得气即发，并无涩味。”文中的“气”是指乙烯

D.《水经注》中有如下记载：“屈茨二百里有山，夜则火光，昼则旦烟，人取此山石炭冶此山铁，恒充三十六国用”，“山铁”是单质铁

【答案】C

【命题意图】本题通过中国传统文化考查学生化学知识，考查学生证据推理与模型认知核心素养。

【解析】碳酸钙煅烧生成氧化钙，氧化钙久置生成氢氧化钙，氢氧化钙吸收二氧化碳生成碳酸钙，“凡石灰经火焚炼为用。……火力到后，烧酥石性，置于风中久自吹化成粉”中的“粉”为碳酸钙，A项错误；“能蚀五金”说明其能腐蚀大多数金属，“惟玻璃可盛”说明不与玻璃反应，则不可能是HF，而HF与玻璃反应，不可用玻璃制品盛放，B项错误；果实成熟过程中会释放出乙烯，乙烯有催熟作用，可以使未成熟柿子加速成熟，C项正确；“山铁”是指铁矿石，铁单质的化学性质较为活泼，自然界中很难以单质形式存在，D项错误。

【作者单位 姓名】浙江省金华市艾青中学 刘树载

3.明朝瞿佑《烟火戏》有诗云“天花无数月中开，五色祥云绕绛台。堕地忽惊星彩散，飞空频作雨声来。”下列有关烟花叙述错误的是

( )

A.燃放过程会产生大量有害气体和颗粒物

B.烟花的颜色涉及金属的焰色反应，属于金属的化学性质

C.向烟花中添加镁粉及其合金，可以使其颜色更加明亮

D.黏合剂使火药能够密封在弹丸中，增加了烟花的耐水性和机械稳定性

【答案】B

【命题意图】本题考查属于化学与传统文化考点，情境一般为日常生活情境或化学史料情境，以纯文字或文字加图像为题目形式。考查物质的转化与应用，且以无机物为主。

【解析】烟花燃放后，产生大量SO2、CO2等有害气体及颗粒物，A项正确。烟花的颜色涉及金属的焰色反应，但焰色反应发生的是物理变化，B项错误；镁燃烧发出耀眼的白光，向烟花中添加镁粉及其合金，可以使其颜色更加明亮，C项正确；烟花中的火药在强烈的撞击下易发生爆炸意外，黏合剂可使火药密封在弹丸中，提高烟花的耐水性和机械稳定性，D项正确。

4.近日，我国科学家从中药川芎的非药用部位——茎叶中分离出某种有机物(结构如图1所示)，具有舒张血管作用，关于该化合物的有关叙述正确的是

( )

图1

A.其分子式为C12H16O3

B.可发生加成聚合反应

C.不能使酸性重铬酸钾溶液变色

D.1 mol该分子可与4 mol H2发生反应

【答案】B

【命题意图】本题以中药川芎的非药用部位分离出的有机物为情境载体，考查分子式、反应类型、官能团性质等知识。考查学生信息理解能力、信息转化能力以及理论联系实际的能力，落实宏观辨识与微观探析、证据推理与模型认知等学科核心素养。

【解析】该有机物的分子式为C13H18O3，A项错误；该有机物含碳碳双键，可发生加成聚合反应，B项正确；碳碳双键具有还原性，可使酸性重铬酸钾溶液变色，C项错误；该有机物中可与H2发生加成反应的为2个碳碳双键和1个酮基，1 mol该分子可与3 mol H2发生反应，D项错误。

【作者单位 姓名】深圳市布吉高级中学 王弦

二、化学反应机理

5.近期我国研究人员报道了温和条件下实现固氮的一类三元NiFeV催化剂，图2为其电催化固氮的机理示意图。以下关于该电催化机理过程描述中错误的是

图2

( )

A.反应在酸性条件下进行

B.反应过程涉及N2的电化学氧化

C.1个N2分子反应生成2个NH3分子

D.反应分多步进行，中间产物为几种不同的氮氢化物

【答案】B

【命题意图】本题以反应历程图为载体，对化学反应原理进行考查，考查学生运用知识、提取信息的能力，渗透对学科素养证据推理与模型认知的考查。

【解析】A项，据图2可知该反应过程有H+参与，所以在酸性条件下进行，A正确；B项，该过程中N2中的N元素化合价降低被还原，B错误；C项，由图2可知1个N2分子依次结合3个H+生成一个NH3分子和N原子，之后N原子依次结合3个H+生成一个NH3分子，C正确；D项，由图2可知每一步反应中都结合一个H+，中间产物为几种不同的氮氢化物，D正确。

【作者单位 姓名】浙江省金华市艾青中学 刘树载

6.我国科学家发现了一种新型的CO2电化学还原催化剂——二维锑片(Sb)，在酸性条件下人工固碳装置中反应物在二维锑片表面催化竞争反应，生成产物H2、HCOOH、CO的反应历程如图3所示(图3中吸附在催化剂表面的中间活性物质全部为电中性，用*标注)，下列叙述正确的是

图3

( )

A.该催化剂对生成HCOOH的催化效果最好

C.该催化剂对三个电极反应的选择性效果为HCOOH

【答案】A

【命题意图】本题以学习探究情境为切入点，用反应机理为情境载体，考查了催化剂的选择性、基元反应、活化能、电极反应等知识。考查学生信息理解能力、信息转化能力，落实宏观辨识与微观探析、证据推理与模型认知等学科核心素养。

【作者单位 姓名】深圳市布吉高级中学 王弦

三、探究性实验

7.(14分)“鱼浮灵”是一种常用的化学增氧剂，其主要成分过氧碳酸钠(2Na2CO3·3H2O2)具有Na2CO3和H2O2的双重性质，50℃开始分解，在异丙醇中溶解度较低。

Ⅰ.实验室制备过氧碳酸钠

图4

(1)仪器X的名称为________，恒压滴液漏斗支管的作用为________________________。

(2)反应结束后，为了获得过氧碳酸钠固体，可向反应液中加入适量的________，再进行静置、过滤、洗涤、________。

Ⅱ.探究“鱼浮灵”的增氧原理

(3)学习小组对“鱼浮灵”的增氧原理作出了如下假设：

假设1：________________________

假设2：Na2CO3催化H2O2分解，促进了O2的释放

基于上述猜想，查阅文献得知H2O2的酸性比H2CO3弱，得出假设1不成立。

(4)为进一步探究Na2CO3对H2O2的催化机理，学习小组利用数字化压强传感器进行验证(假定锥形瓶内起始压强为0 kPa)，完成如下表1实验设计。

表1

(5)实验2与实验3的相对压强在仪器误差范围内可认为相同，结合化学用语分析“鱼浮灵”增氧的原理：______________________________(结合离子方程式)。

【答案】(14分，除标注外每空2分)

(1)球形冷凝管(1分) 平衡气压，使H2O2顺利滴下(1分)

(2)异丙醇(1分) 低温烘干(或真空干燥)(1分)

(3)Na2CO3与H2O2反应生成了O2

②5 mL pH=8的Na2CO3溶液(只写“Na2CO3溶液”不得分)

【命题意图】本题以学习探究情境为切入点，用水产增氧剂“鱼浮灵”为情境载体，考查基本实验仪器及装置作用、实验基本操作、实验设计、实验数据分析等知识。考查学生符号理解能力、信息获取与加工能力、数据处理能力、分析与推测能力等，落实宏观辨识与微观探析、证据推理与模型认知、科学探究与创新意识等学科核心素养。

【解析】(1)仪器X的名称为球形冷凝管；为了提高原料利用率，使用恒压滴液漏斗盛装H2O2，支管起到平衡气压，使H2O2顺利滴下的作用。

(2)由题目信息可知，过氧碳酸钠在异丙醇中溶解度较低，故可在反应结束后，向反应液中加入适量异丙醇，降低过氧碳酸钠的溶解度使其从反应液中析出，再进行静置、过滤、洗涤、干燥。

(3)“鱼浮灵”的主要成分过氧碳酸钠(2Na2CO3·3H2O2)具有Na2CO3和H2O2的双重性质，H2O2可分解产生O2，故结合第2条假设，可推测假设1可能是Na2CO3和H2O2发生化学反应产生O2，假设1不成立，不成立的证据是H2O2的酸性比H2CO3弱，说明Na2CO3和H2O2不能发生反应，进一步确定假设1为Na2CO3和H2O2发生化学反应产生O2；

【作者单位 姓名】深圳市布吉高级中学 王弦

8.某实验小组对氯水成分和性质进行研究。

表2

(1)新制氯水呈浅黄绿色，说明其中含有________(填化学式)，电子式为________。

(2)实验1的现象表明，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__________(填化学式)，氯气与水反应的化学方程式为________________。

(4)用化学用语说明实验2中“红色不褪去”的原因______________________________。

(5)某实验小组为探究实验3中“红色不褪去”提出了如下假设：

假设一：氯水被稀释

假设二：次氯酸生成沉淀

该小组设计实验4、5验证假设，请填写表3：

表3

假设二成立的化学方程式为________________________。

(2)漂白(或氧化)

(5)实验4：1 mL蒸馏水，再加入2滴紫色石蕊试液 溶液变红色，一段时间后，红色褪去

实验5：取上层清液，滴加2滴紫色石蕊溶液 颜色褪去

(2)实验1中加入石蕊试液变红色，表明溶液呈酸性，溶液红色褪去，说明氯水因具有强氧化性而表现出漂白性。