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【化学】江苏省镇江、南京联盟校2023-2024学年高一下学期5月学情调查试题（解析版）
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这是一份【化学】江苏省镇江、南京联盟校2023-2024学年高一下学期5月学情调查试题（解析版），共19页。试卷主要包含了可能用到的相对原子质量等内容，欢迎下载使用。
注意事项：
1.答题前，考生务必将自己的学校、姓名写在答题卡上。考试结束后，交回答题卡。
2.可能用到的相对原子质量：H-1 N-14 O-16 Na-23
一、单项选择题：共14题，每题3分，共42分。每题只有一个选项最符合题意。
1. 化学与生产、生活、科研密切相关。下列说法错误的是（ ）
A. 月球探测器使用的太阳能电池板，其主要成分是单质硅
B. 火星探测器上天线接收器外壳为钛合金，钛合金属于金属材料
C. 氮化硅陶瓷、光导纤维、硅酸盐水泥均属于新型无机非金属材料
D. 火箭发射时使用液氢和液氧作推进剂，是利用燃烧反应提供能量
【答案】C
【解析】
【详解】A．硅元素处于元素周期表金属与非金属交界处，其单质晶体硅是良好的半导体材料，因此可作为月球探测器使用的太阳能电池板，A正确；
B．钛合金是合金，属于金属材料，B正确；
C．硅酸盐水泥属于传统无机非金属材料，C错误；
D．氢气燃烧产生大量热量，因此可以为火箭发射反应提供能量，D正确；
故合理选项是C。
2. 下列选项所示的物质间转化能一步实现的是（ ）
A.
B.
C.
D.
【答案】B
【解析】
【详解】A．S单质的氧化性比较弱，S与Cu混合加热，发生反应产生Cu2S，A错误；
B．H2SO4与Na2S发生复分解反应产生H2S，H2S与CuSO4反应产生CuS、H2SO4，因此能够直接发生相应物质之间的转化关系，B正确；
C．Ca(ClO)2具有强氧化性，与具有还原性是物质SO2会发生氧化还原反应，不能反应产生HClO，C错误；
D．由于酸性：HCl＞H2SO3，所以将SO2气体通入BaCl2溶液时，不能发生复分解反应产生BaSO3沉淀，D错误；
故合理选项是B。
3. C10H18在催化剂作用下发生脱氢反应的过程如图所示。下列说法不正确的是（ ）
A. 反应的△H=(E1-E2) kJ/ ml
B. 反应的
C. C10H18(1)到C10H8(l)的反应速率快慢主要由第2步反应决定
D. 使用催化剂不会改变反应的△H
【答案】C
【解析】
【详解】A．反应的△H=正反应活化能一逆反应活化能= (E1-E2) kJ/ml，A正确；
B．反应的正反应是气体分子数增大的反应，则△S＞0，B正确；
C．C10H18(1)到C10H8(l)的反应速率快慢主要由慢反应反应决定，反应的活化能越大，反应速率越慢，由图可知：第1步的活化能大于第2步，则C10H18(1)到C10H8(l)的反应速率快慢主要由第1步反应决定，C错误；
D．反应热只取决于反应物和生成物总能量的大小，与是否使用催化剂无关，因此使用催化剂不会改变反应的△H，D正确；
答案选C。
4. 最近科学家研究了一种在酸性介质中利用电解原理进行电化学固氮的方法，反应机理示意图如图，氨气在催化剂电极表面产生。下列说法不正确的是（ ）
A. 过程中存在H+发生还原反应转化为H
B. 在该过程中，氮气分子中N≡N断裂产生N原子
C. 在催化剂作用下，N2与H原子反应可能生成N2H4
D. 与传统工业合成氨法比较，电化学固氮法具有条件温和的优点
【答案】B
【解析】
【分析】
【详解】A．由图可知H+转化为H化合价降低，发生还原反应，A正确；
B．由图可知，N2生成了NH3，但是不存在N原子，B错误；
C．由图可知，在反应过程存在N2H4，C正确；
D．与传统工业合成氨法比较，电化学固氮法不需要高温高压，所以条件比较温和，D正确；
故选B。
5. 以反应5H2C2O4+2+6H+=10CO2↑+2Mn2++8H2O为例探究“外界条件对化学反应速率的影响”。实验时，分别量取H2C2O4溶液和酸性KMnO4溶液，迅速混合并开始计时，通过测定溶液褪色所需时间来判断反应的快慢。下列说法不正确的是（ ）
A. 实验①测得KMnO4溶液的褪色时间为40 s，则这段时间内平均反应速率v(KMnO4)=2.5×10-4 ml·L-1·s-1
B. 实验①和②起初反应均很慢，过了一会儿速率突然增大，可能是生成的Mn 2+对反应起催化作用
C. 实验①和实验②是探究浓度对化学反应速率的影响，实验②和③是探究温度对化学反应速率的影响
D. 实验①、②、③所加的H2C2O4溶液均要过量
【答案】A
【解析】
【详解】A. 高锰酸钾完全反应，混合后溶液中高锰酸钾浓度为： =×0.010ml/L，这段时间内平均反应速率v(KMnO4)= =1.7×10−4 ml⋅L−1⋅s−1，故A错误；
B. 在其它条件都相同时，开始速率很小，过一会儿速率突然增大，说明反应生成了具有催化作用的物质，其中水没有这种作用，CO2释放出去了，所以可能起催化作用的是Mn2+，故B正确；
C. 分析表中数据可知，实验①和实验②只是浓度不同，即实验①和实验②是探究浓度对化学反应速率的影响；实验②和③只是温度不同，所以实验②和③是探究温度对化学反应速率的影响，故C正确；
D. 根据反应方程式可得5H2C2O4−2MnO由实验数据分析可知，在这三个实验中，所加H2C2O4溶液均过量，故D正确；
故选：A。
6. 研究金属桥墩腐蚀及防护是跨海建桥的重要课题。下列有关判断中正确的是（ ）
A. 用装置①模拟研究时未见a上有气泡，说明铁没有被腐蚀
B. ②中桥墩与外加电源正极连接能确保桥墩不被腐蚀
C. ③中采用了牺牲阳极的阴极保护法保护桥墩
D. ①②③中海水均是实现化学能转化为电能的电解质
【答案】C
【解析】
【详解】A．装置①是吸氧腐蚀，a极是正极，氧气得电子生成氢氧根离子，即O2+4e-+2H2O=4OH-，铁是负极，发生氧化反应生成亚铁离子，即Fe-2e-=Fe2+，铁被腐蚀，故A错误；
B．金属作电解池的阴极被保护，而钢铁桥墩与电源正极相连是阳极，失电子发生氧化反应，即Fe-2e-=Fe2+，钢铁桥墩被腐蚀，故B错误；
C．锌比铁活泼，作负极，锌失电子，即Zn-2e-=Zn2+，所以③中采用了牺牲阳极的阴极保护法保护桥墩，故C正确；
D．海水是混合物，不是化合物，既不是电解质，也不是非电解质，故D错误；
答案为C。
7. 微生物电池是指在微生物的作用下将化学能转化为电能的装置，这种装置还可用于处理有机物废水。一种用于处理含酚工业废水的微生物电池的工作原理如图所示。下列有关该微生物电池的说法中，错误的是（ ）
A. 正极反应中有CO2生成
B. 微生物促进了反应中电子的转移
C. 质子通过交换膜从负极区移向正极区
D. 电池总反应为C6H6O+7O2=6CO2+3H2O
【答案】A
【解析】
【分析】微生物电池中，总反应为C6H6O+7O2=6CO2+3H2O，C6H6O所在电极为负极，发生失去电子的氧化反应，电极反应式为C6H6O-28e-+11H2O=6CO2+28H+，O2所在电极为正极，发生得到电子的还原反应，电极反应式为O2+4H++4e-=2H2O，电池工作时，电子从负极沿导线流向正极，内电路中阳离子移向正极，阴离子移向负极，据此解答。
【详解】A．微生物电池中，C6H6O所在电极为负极，发生失去电子的氧化反应，电极反应式为C6H12O6-24e-+6H2O=6CO2+24H+，所以负极发生氧化反应，且负极区有CO2生成，A错误；
B．微生物的作用促进了反应C6H6O+7O2=6CO2+3H2O的发生，即促进了反应中电子的转移，B正确；
C．微生物电池电池工作时，内电路中阳离子移向正极，阴离子移向负极，所以质子通过交换膜从负极区移向正极区，C正确；
D．由装置图可知，该电池实质是C6H6O和O2反应，即电池总反应为C6H6O+7O2=6CO2+3H2O，D正确；
故合理选项是A。
8. 工业上以CH4为原料制备H2的原理为CH4(g)＋H2O(g)⇌CO(g)＋3H2(g)。在一定条件下a、b两个恒温恒容的密闭容器中均通入1.1 ml CH4(g)和1.1 ml H2O(g)，测得两容器中CO的物质的量随时间的变化曲线分别为a和b。已知容器a的体积为10 L，温度为Ta，下列说法不正确的是（ ）
A. 容器a中CH4从反应开始到恰好平衡时的平均反应速率为0.025 ml·L-1·min-1
B. a、b两容器的温度可能相同
C. 在达到平衡前，容器a的压强逐渐增大
D. 该反应在Ta温度下的平衡常数为27
【答案】B
【解析】
【分析】观察两容器中CO的物质的量随时间的变化曲线a和b可知，当CO的物质的量保持不变时便达到平衡状态，a容器用了4 min，b容器用了6.5 min，两个容器中反应快慢不同，因此温度肯定不同。用三段式分析a容器中各物质的相关量：
【详解】A．容器a中CH4从反应开始到恰好平衡时的平均反应速率为==0.025 ml·L-1·min-1，故A正确；
B．根据以上分析a、b两容器的温度不可能相同，故B错误；
C．因为该反应条件为恒温恒容，反应后气体的物质的量增大，所以在达到平衡前，容器a的压强逐渐增大，故C正确；
D．该反应在Ta温度下的平衡常数为 ml2·L-2=27 ml2·L-2，故D正确；
故选B。
9. 某MOFs的多孔材料刚好可将N2O4 “固定”，实现了NO2与N2O4分离并制备HNO3，如图所示：
已知： ；下列说法不正确的是（ ）
A. 高温不利于N2O4的固定
B. 固定N2O4，能使平衡正移，有利于去除NO2
C. 本工艺制备HNO3的原理可以表达为
D. 多孔材料的孔径越小，反应正向进行的程度越大
【答案】D
【解析】
【详解】A．已知：2NO2(g)N2O4(g) △H＜0，升高温度，化学平衡逆向移动，N2O4的浓度减小，不利于N2O4的固定，A正确；
B．N2O4被固定后，N2O4浓度减小，平衡正向移动，有利于NO2的去除，B正确；
C．被固定的四氧化二氮和氧气、水反应生成硝酸，制备HNO3的原理为：2N2O4+O2+2H2O=4HNO3，C正确；
D．某MOFs的多孔材料刚好可将N2O4 “固定”，实现了NO2与N2O4分离并制备HNO3，若多孔材料的孔径很小， N2O4就不容易被固定，则反应正向进行的程度更小，不利于实现了NO2与N2O4分离并制备HNO3，D错误；
故合理选项是D。
10. 某密闭容器中发生如下反应：X(g)＋3Y(g)2Z(g) ΔH＜0。图表示该反应的速率(v)随时间(t)变化的关系，t2、t3、t5时刻外界条件有所改变，但都没有改变各物质的初始加入量。下列说法中正确的是（ ）
A. t2时加入了催化剂B. t3时降低了温度
C. t5时增大了压强D. t3～t4时间内转化率最低
【答案】A
【解析】
【详解】A．由图可知，t2时刻，改变条件，正、逆反应速率同等程度增大，平衡不移动，该反应正反应是气体体积减小的反应，增大压强平衡向正反应移动，不可能是改变压强，故改变条件为使用催化剂，选项A正确；
B．t3时刻，改变条件，正、逆反应速率降低，且正反应速率降低更多，平衡向逆反应移动，该反应正反应是放热反应，温度降低，平衡向正反应移动，故不可能为降低温度，选项B错误；
C．t5时刻，改变条件，正、逆反应速率都增大，且逆反应速率增大更多，平衡向逆反应移动，该反应正反应是气体体积减小的反应，增大压强平衡向正反应移动，不可能是改变压强，该反应正反应是放热反应，升高温度，平衡向逆反应移动，故改变条件为升高温度，选项C错误；
D．t2时刻，使用催化剂，平衡不移动，X的转化率不变，t3时刻，平衡向逆反应移动，X的转化率减小，t5时刻，升高温度，平衡向逆反应移动，X的转化率降低，则t6之后转化率更低，t3～t4时间内转化率不会最低，选项D错误；
答案选A
11. 反应mX(g)nY(g)+pZ(g) ΔH，在不同温度下的平衡体系中物质Y的体积分数随压强变化的曲线如图所示。下列说法错误的是（ ）
A. 该反应的ΔH>0B. m＜n+p
C. B、C两点化学平衡常数：KB>KCD. A、C两点的反应速率v(A)＜v(C)
【答案】C
【解析】
【详解】A．由图可知温度升高，Y的体积分数增大，说明平衡正向移动，则正向为吸热反应，故A正确；
B．由图可知，增大压强，Y的体积分数减小，说明平衡逆向移动，则m＜n+p，故B正确；
C．对吸热反应来说，温度升高，K增大，KB＜KC，故C错误；
D．A、C温度相同，C点压强大，则C点的速率大于A点，故D正确；
故选C。
12. 对于可逆反应mA(s)＋nB(g)⇌eC(g)＋fD(g)，当其他条件不变时，C的体积分数[φ(C)]在不同温度(T)和不同压强(p)下随时间(t)的变化关系如图所示。下列叙述正确的是（ ）
A. 达到平衡后，若使用催化剂，C的体积分数将增大
B. 该反应的ΔH＜0
C. 化学方程式中，n>e＋f
D. 达到平衡后，增加A的质量有利于化学平衡向正反应方向移动
【答案】B
【解析】
【详解】A．达到平衡后，使用催化剂，平衡不发生移动，C的体积分数不变，A项错误；
B．根据C的体积分数在不同温度下随时间的变化关系可知，T2比T1先出现拐点，说明T2达到平衡所需时间短、反应速率快，则T2＞T1，T2时C的平衡体积分数比T1时小，说明升高温度，平衡逆向移动，则逆反应为吸热反应、正反应为放热反应，反应的ΔH＜0，B项正确；
C．根据C的体积分数在不同压强下随时间的变化关系可知，p2比p1先出现拐点，说明p2达到平衡所需时间短、反应速率快，则p2＞p1，p2时C的平衡体积分数比p1时小，说明增大压强，平衡逆向移动，则化学方程式中n＜e+f，C项错误；
D．A呈固态，达到平衡后，增加A的质量，平衡不移动，D项错误；
答案选B。
13. 如图所示为工业合成氨的流程图。下列说法错误的是（ ）
A. 步骤①中“净化”可以防止催化剂“中毒”
B. 步骤③、④、⑤均有利于提高原料的平衡转化率
C. 工业合成氨反应，该反应能在低温自发进行
D. 步骤②中“加压”既可以提高原料的转化率，又可以加快反应速率
【答案】B
【解析】
【分析】步骤①中“净化”N2、H2，除去杂质，以防止催化剂中毒，步骤②加压，步骤③中发生合成氨的反应，步骤④液化分离出NH3，步骤④液化分离出NH3，以此解答。
【详解】A．步骤①中“净化”是除去杂质，以防止催化剂中毒，故A正确；
B．步骤③催化剂只能提高反应速率，不能提高平衡转化率，合成氨反应为放热反应，高温不利于平衡正向移动，所以不能提高平衡转化率；步骤④液化分离出NH3，可以使平衡正向移动，有利于提高原料的平衡转化率；出有利于提高原料的平衡转化率：所以步骤④、⑤有利于提高原料的的转化率，步骤③不能，故B错误；
C．工业合成氨反应，气体分子数减小，即，根据，低温时才能使，所以该反应能在低温自发进行，故C正确；
D．合成氨的反应为气体分子数减小的反应，加压有利于平衡正向移动，提高原料转化率，加压也可以提高反应速率，故D正确；
故选B。
14. CO2催化加氢可合成二甲醚，发生的主要反应有：
反应Ⅰ： 2CO2(g)＋6H2(g)CH3OCH3(g)＋3H2O(g)；ΔH1=-122.5 kJ·ml-1
反应Ⅱ： CO2(g)＋H2(g) CO(g)＋H2O(g)；ΔH2=a kJ·ml-1
在恒压、n始(CO2)和n始(H2)=1∶3时，若仅考虑上述反应，平衡时CH3OCH3和CO的选择性及CO2的转化率随温度的变化如图中实线所示。CH3OCH3的选择性=×100%，下列说法错误的是（ ）
A. 图中曲线③表示平衡时CO2转化率随温度的变化
B. a>0
C. 平衡时H2转化率随温度的变化可能如图中虚线所示
D. 200 ℃时， 使用对反应Ⅰ选择性高的催化剂可提高CH3OCH3的生产效率
【答案】C
【解析】
【分析】反应Ⅰ焓变小于零，升高温度，平衡Ⅰ逆向移动，则平衡时CH3OCH3选择性随温度升高会下降，结合图像可知，②表示平衡时CH3OCH3选择性随温度的变化曲线；曲线①随温度升高上升，说明反应Ⅱ为吸热反应，升高温度，平衡Ⅱ正向移动，导致CO的选择性增大，故曲线③表示平衡时CO2转化率随温度的变化、曲线①表示平衡时CO的选择性随温度的变化，反应Ⅱ为吸热反应，焓变大于零，故a>0；
【详解】A．由分析可知，曲线③表示平衡时CO2转化率随温度的变化，A正确；
B．由分析可知，a>0，B正确；
C．n始(CO2)：n始(H2)=1∶3，若只发生反应Ⅰ，则二氧化碳和氢气的平衡转化率之比为1:1，若只发生反应Ⅱ，则二氧化碳转化率和氢气转化率之比为3:1，由于两个反应均发生，则1:1＜二氧化碳转化率与氢气的转化率之比＜3:1；温度升高平衡Ⅰ逆向移动，平衡Ⅱ正向移动，二氧化碳转化率和氢气转化率之比越来越远离1:1，即相等，故图中虚线不可能表示氢气的平衡转化率，C错误；
D．使用对反应Ⅰ选择性高的催化剂，则单位时间内生成CH3OCH3的速率加快，可提高CH3OCH3的生产效率，D正确；
故选C。
二、非选择题：共3题，共58分。
15. 回答下列问题。
（1）碳、氢、氧是煤炭有机质的主体(占95%以上)，此外还有少量的硫、极少量的磷、氟、氯和砷等元素。向煤炭中加入一定量的CaO，能够减少二氧化硫的排放，试写出相关反应的化学方程式：___________。
（2）传统燃油(以C8H18为主)汽车的尾气中含有一定量的CO、NO、SO2等对环境有害的气体，空燃比[即m(空气)∶m(燃料)]与尾气中有害气体的含量关系如图所示，图中X的化学式为___________。
（3）SCR(选择性催化还原)技术能有效降低柴油发动机中氮氧化物的排放，工作原理如图所示(其中，尿素热分解为NH3和CO2)。SCR催化反应器中用NH3还原NO2的化学方程式：___________。
（4）另一种处理NO、NO2废气的方法是用烧碱进行吸收，产物为NaNO2、NaNO3和H2O。现有含0.5 ml NO、NO2尾气，恰好被一定体积的25% NaOH溶液完全吸收。已知反应后溶液中含有0.3 ml NaNO2。若将尾气中NO与NO2的平均组成记为NOx，则x=___________(精确到小数后1位)。
【答案】（1）2CaO+2SO2+O2=2CaSO4
（2）CO2
（3）8NH3+6NO27N2+12H2O
（4）1.9
【解析】（1）向煤炭中加入一定量的CaO，能够减少二氧化硫的排放，相关反应的化学方程式为：2CaO+2SO2+O2=2CaSO4；
（2）废气中的CO能够与O2反应产生CO2，反应方程式为：2CO+O22CO2，燃料气中空气越多，O2含量就越大，上述反应进行的就越充分。根据图像变化趋势可知：在空燃比较小时，Y的含量很大 ，当到达14.7时迅速减小，空燃比越大，Y就越小，则Y表示CO；在空燃比较小时，X的含量很小，当到达接近14.7时，突然增大，以后几乎不变，则X表示CO2；
（3）尿素分解产生NH3、CO2，在SCR催化反应器中，NH3、NO2在催化剂存在条件下发生氧化还原反应，产生N2、H2O，根据电子守恒、原子守恒，可得该反应的化学方程式为：8NH3+6NO27N2+12H2O；
（4）NO、NO2气体被NaOH溶液吸收，发生反应：2NO2+2NaOH=NaNO2+NaNO3+H2O和NO+NO2+2NaOH=2NaNO2+H2O，根据氮原子守恒可知，0.5 ml NO、NO2的混合气体生成0.3 ml NaNO2，则同时反应生成0.2 ml NaNO3。根据第一个反应可知：生成0.2 ml NaNO3需要0.4 m1 NO2，同时生成0.2 ml NaNO2，则由第二个反应生成0.1 ml NaNO2，需要反应消耗0.05 ml NO，所以0.5 ml混合气体中含有NO2的物质的量是0.45 m1，根据氧原子守恒可得：x==1.9。
16. I．钛和钨都是非常重要的材料金属，钛、钨资源的高效利用有着非常重要的现实意义。一种利用废催化剂(含TiO2，WO3等)回收金属Ti、W的工艺流程如图所示。
已知：偏钛酸钠(Na2TiO3)难溶于水；“酸洗”时，Na2TiO3转化为可溶于水的TiOCl2或TiOSO4，TiOCl2或TiOSO4水解后得到H2TiO3沉淀。
请回答下列问题：
（1）为加快“碱浸”的速率，可采取的措施为___________(任写两条)；“碱浸”时生成偏钛酸钠的离子方程式为___________。
（2）锐钛型和金红石型是TiO2最常见的两种晶体类型，煅烧H2TiO3过程中，TiO2会发生“锐钛型→金红石型”转化，固体质量残留率和晶型转化率随温度变化如图1所示，晶型转化过程中的能量变化如图2所示。
设计用“过滤”所得Na2TiO3制备金红石型TiO2的操作方案___________。(可选用的试剂：盐酸溶液、硫酸溶液)
Ⅱ．工业上先将金红石(TiO2)转化为TiCl4，然后可制得在医疗等领域具有重要用途的钛(Ti)。已知在一定条件下如下反应的热化学方程式及平衡常数：
i． kJ ml；
ii．2C(s，石墨) kJ ml；
iii．碳氯化法：(s石墨) (JK ml)；
（3）△H3=___________；K3=___________(用含K1、K2的代数式表示)。反应iii自发进行的条件为___________(填“低温”“高温”或“任意温度”)。
（4）在V L的密闭容器中，投入一定量的TiO2、C、Cl2，进行反应iii的模拟实验。体系中气体平衡组成比例(物质的量分数)随温度变化的理论计算结果如图所示。
设600时平衡体系气体总物质的量为n，反应的平衡常数的值Kc=___________(用含n、V的代数式表示)。在200平衡时TiO2几乎完全转化为TiCl4。但实际生产TiCl4采用1000左右的反应温度，其理由是___________。
【答案】（1）①. 将废催化剂粉碎、 搅拌或增大NaOH溶液的浓度或加热 ②. TiO2+2Na++2OH-=Na2TiO3↓+H2O
（2）用盐酸酸洗Na2TiO3，将生成的TiOCl2充分水解后，过滤洗涤得到H2TiO3，在950℃下煅烧H2TiO3至恒重
（3）①. -59 kJ/ml ②. K1·K2 ③. 任意温度
（4）①. ②. 1000℃高温可提高反应速率，相同时间内能够达到更多TiCl4产品
【解析】由题给流程可知，废催化剂加入氢氧化钠溶液碱浸时，TiO2与NaOH溶液反应转化为难溶于水的Na2TiO3，WO3与NaOH溶液反应转化为Na2WO4，过滤得到Na2TiO3和Na2WO4。向Na2TiO3中加入盐酸或硫酸将Na2TiO3转化为TiOCl2或TiOSO4，TiOCl2或TiOSO4在溶液中水解生成H2TiO3，过滤得到H2TiO3，H2TiO3煅烧分解产生TiO2，电解熔融TiO2制得Ti；向Na2WO4溶液中加入Ca(OH)2将Na2WO4转化为CaWO4沉淀，过滤得到CaWO4，经一系列操作得到金属W。
（1）将废催化剂粉碎、搅拌、增大氢氧化钠溶液的浓度、加热等措施能加快“碱浸”的速率；“碱浸”时，TiO2与NaOH溶液反应产生Na2TiO3、H2O，根据已知条件可知：偏钛酸钠(Na2TiO3)难溶于水则“碱浸”时生成偏钛酸钠的离子方程式为TiO2+2Na++2OH-=Na2TiO3↓+H2O；
（2）由晶型转化过程中的能量变化示意图可知，酸洗时应加入盐酸将偏钛酸钠转化为TiOCl2，TiOCl2充分水解生成偏钛酸，由固体质量残留率和晶型转化率随温度变化的示意图可知，在950℃下煅烧偏钛酸至恒重制得高纯二氧化钛，具体操作为：用盐酸酸洗偏钛酸钠，将生成的TiOCl2充分水解后，过滤、洗涤得到偏钛酸H2TiO3，在950℃下煅烧偏钛酸至恒重制得纯二氧化钛；
（3）观察三个反应的特点可知：ⅲ=ⅰ+ⅱ，所以△H3=△H1+△H2=+162 kJ/ml-221 kJ/ml=-59 kJ/ml；根据化学平衡常数的含义可知K1=，K2=，K3==×=K1·K2；
当反应体系的自由能△G=△H-T△S＜0的反应可自发进行。对于反应ⅲ，由于△S＞0、△H3＜0，△G＜0，因此反应ⅲ自发进行的条件为任意温度下；
（4）设600℃时平衡体系气体总物质的量为n，由图可知，CO为0.05n，CO2为0.5n，体积为V，该反应的化学平衡常数K=；
根据图像可知：在200℃平衡时TiO2几乎完全转化为TiCl4。但实际生产TiCl4采用1000℃左右的反应温度，这是由于在1000℃高温可提高反应速率，在相同时间内得到更多的TiCl4产品。
17. 氯碱工业是高耗能产业，将电解池与燃料电池相组合的新工艺可以节能30%以上。
（1）工艺甲中，相关物料的传输与转化关系如图所示，其中的电极未标出，所用的离子交换膜都只允许阳离子通过。
①图中X是___________(填化学式)，分析、比较图示中a%与b%的大小：___________。
②写出燃料电池B中的正极反应___________。
（2）工艺乙中，某研究小组用甲醇燃料电池(采用铂作为电极材料、电极上分别充入和、，电解质为熔融的)作为电源，进行电解饱和NaCl溶液的实验，如图所示。回答下列问题。
①甲醇燃料电池工作时，其负极反应为___________。
②闭合开关K后，a、b电极上均有气体产生，电解NaCl溶液的总反应式为___________。
③理论上，电池中充入、的最佳体积比为___________，若电池中甲醇的充入量为0.1 ml且完全反应、电池和电解池的效率均为100%，最多能产生___________L(标准状况)的氯气(精确到小数点后两位)。
（3）随着科学技术的不断发展，多种新的材料被研发出来，如离子交换膜。离子交换膜一般通过在不溶于水的有机高分子膜(如聚氯乙烯PVDF)上嫁接无机原子团制作而成。
型离子交换膜属于___________(填“阳离子”或“阴离子”)交换膜。使用溶液和必要的无机试剂，设计一种简便可靠的实验方案，探究型离子交换膜是属于阳离子交换膜还是阴离子交换膜：___________。
【答案】（1）①. Cl2 ②. a%小于b% ③.
（2）①. ②. ③. 1：2 ④. 6.72L
（3） ①. 阴离子 ②. 用离子交换膜将一小水槽隔离成左右两部分，左边加硫酸铁溶液，右边加蒸馏水，一段时间后，向右边滴加KSCN溶液，若变红则是阳离子交换膜，不变色则为阴离子交换膜
【解析】 (1)A电解池中饱和食盐水电解得到Cl2、H2和NaOH，Y要形成燃料电池，故Y是H2，则X是Cl2，离子交换膜式阳离子交换膜，电解时Na+向右侧移动；右边B装置是氢氧燃料电池，通H2的一侧为负极，通空气的一侧为正极；
(2)左边的装置是甲醇燃料电池，通入甲醇的为负极，通入氧气和二氧化碳的为正极，电解质是熔融的碳酸钾，右边装置是电解饱和食盐水，a为阳极，b为阴极；
（1）①由上述分析可知，X是Cl2，由于燃料电池正极发生O2+4e-+2H2O=4OH-，燃料电池中的离子膜只允许阳离子通过，而燃料电池中正极氧气得到电子产生OH-，所以反应后氢氧化钠的浓度升高，即a%小于b%；
②燃料电池B正极上氧气得电子变为氢氧根，电极反应式为：；
（2）①甲醇燃料电池工作时，负极上是甲醇失电子变为CO2，电极反应式为：；
②电解饱和食盐水的总反应式为：；
③燃料电池正极的反应式为，故电池中充入、的最佳体积比为1：2；甲醇的充入量为0.1 ml且完全反应，根据反应式，则电路中通过0.6ml电子，电解池有关系式为，则产生的Cl2为0.3ml，标况下体积为6.72L。
（3）根据型离子交换膜的结构，带有负电荷，因此属于阴离子交换膜；要探究型离子交换膜是属于阳离子交换膜还是阴离子交换膜，设计的实验为：用离子交换膜将一小水槽隔离成左右两部分，左边加硫酸铁溶液，右边加蒸馏水，一段时间后，向右边滴加KSCN溶液，若变红则是阳离子交换膜，不变色则为阴离子交换膜。
编号
H2C2O4溶液
酸性KMnO4溶液
温度/℃
浓度/ml/L
体积/mL
浓度/ml/L
体积/mL
①
0.10
2.0
0.010
4.0
25
②
0.20
20
0.010
4.0
25
③
0.20
2.0
0.010
4.0
50
注意事项：
1.答题前，考生务必将自己的学校、姓名写在答题卡上。考试结束后，交回答题卡。
2.可能用到的相对原子质量：H-1 N-14 O-16 Na-23
一、单项选择题：共14题，每题3分，共42分。每题只有一个选项最符合题意。
1. 化学与生产、生活、科研密切相关。下列说法错误的是（ ）
A. 月球探测器使用的太阳能电池板，其主要成分是单质硅
B. 火星探测器上天线接收器外壳为钛合金，钛合金属于金属材料
C. 氮化硅陶瓷、光导纤维、硅酸盐水泥均属于新型无机非金属材料
D. 火箭发射时使用液氢和液氧作推进剂，是利用燃烧反应提供能量
【答案】C
【解析】
【详解】A．硅元素处于元素周期表金属与非金属交界处，其单质晶体硅是良好的半导体材料，因此可作为月球探测器使用的太阳能电池板，A正确；
B．钛合金是合金，属于金属材料，B正确；
C．硅酸盐水泥属于传统无机非金属材料，C错误；
D．氢气燃烧产生大量热量，因此可以为火箭发射反应提供能量，D正确；
故合理选项是C。
2. 下列选项所示的物质间转化能一步实现的是（ ）
A.
B.
C.
D.
【答案】B
【解析】
【详解】A．S单质的氧化性比较弱，S与Cu混合加热，发生反应产生Cu2S，A错误；
B．H2SO4与Na2S发生复分解反应产生H2S，H2S与CuSO4反应产生CuS、H2SO4，因此能够直接发生相应物质之间的转化关系，B正确；
C．Ca(ClO)2具有强氧化性，与具有还原性是物质SO2会发生氧化还原反应，不能反应产生HClO，C错误；
D．由于酸性：HCl＞H2SO3，所以将SO2气体通入BaCl2溶液时，不能发生复分解反应产生BaSO3沉淀，D错误；
故合理选项是B。
3. C10H18在催化剂作用下发生脱氢反应的过程如图所示。下列说法不正确的是（ ）
A. 反应的△H=(E1-E2) kJ/ ml
B. 反应的
C. C10H18(1)到C10H8(l)的反应速率快慢主要由第2步反应决定
D. 使用催化剂不会改变反应的△H
【答案】C
【解析】
【详解】A．反应的△H=正反应活化能一逆反应活化能= (E1-E2) kJ/ml，A正确；
B．反应的正反应是气体分子数增大的反应，则△S＞0，B正确；
C．C10H18(1)到C10H8(l)的反应速率快慢主要由慢反应反应决定，反应的活化能越大，反应速率越慢，由图可知：第1步的活化能大于第2步，则C10H18(1)到C10H8(l)的反应速率快慢主要由第1步反应决定，C错误；
D．反应热只取决于反应物和生成物总能量的大小，与是否使用催化剂无关，因此使用催化剂不会改变反应的△H，D正确；
答案选C。
4. 最近科学家研究了一种在酸性介质中利用电解原理进行电化学固氮的方法，反应机理示意图如图，氨气在催化剂电极表面产生。下列说法不正确的是（ ）
A. 过程中存在H+发生还原反应转化为H
B. 在该过程中，氮气分子中N≡N断裂产生N原子
C. 在催化剂作用下，N2与H原子反应可能生成N2H4
D. 与传统工业合成氨法比较，电化学固氮法具有条件温和的优点
【答案】B
【解析】
【分析】
【详解】A．由图可知H+转化为H化合价降低，发生还原反应，A正确；
B．由图可知，N2生成了NH3，但是不存在N原子，B错误；
C．由图可知，在反应过程存在N2H4，C正确；
D．与传统工业合成氨法比较，电化学固氮法不需要高温高压，所以条件比较温和，D正确；
故选B。
5. 以反应5H2C2O4+2+6H+=10CO2↑+2Mn2++8H2O为例探究“外界条件对化学反应速率的影响”。实验时，分别量取H2C2O4溶液和酸性KMnO4溶液，迅速混合并开始计时，通过测定溶液褪色所需时间来判断反应的快慢。下列说法不正确的是（ ）
A. 实验①测得KMnO4溶液的褪色时间为40 s，则这段时间内平均反应速率v(KMnO4)=2.5×10-4 ml·L-1·s-1
B. 实验①和②起初反应均很慢，过了一会儿速率突然增大，可能是生成的Mn 2+对反应起催化作用
C. 实验①和实验②是探究浓度对化学反应速率的影响，实验②和③是探究温度对化学反应速率的影响
D. 实验①、②、③所加的H2C2O4溶液均要过量
【答案】A
【解析】
【详解】A. 高锰酸钾完全反应，混合后溶液中高锰酸钾浓度为： =×0.010ml/L，这段时间内平均反应速率v(KMnO4)= =1.7×10−4 ml⋅L−1⋅s−1，故A错误；
B. 在其它条件都相同时，开始速率很小，过一会儿速率突然增大，说明反应生成了具有催化作用的物质，其中水没有这种作用，CO2释放出去了，所以可能起催化作用的是Mn2+，故B正确；
C. 分析表中数据可知，实验①和实验②只是浓度不同，即实验①和实验②是探究浓度对化学反应速率的影响；实验②和③只是温度不同，所以实验②和③是探究温度对化学反应速率的影响，故C正确；
D. 根据反应方程式可得5H2C2O4−2MnO由实验数据分析可知，在这三个实验中，所加H2C2O4溶液均过量，故D正确；
故选：A。
6. 研究金属桥墩腐蚀及防护是跨海建桥的重要课题。下列有关判断中正确的是（ ）
A. 用装置①模拟研究时未见a上有气泡，说明铁没有被腐蚀
B. ②中桥墩与外加电源正极连接能确保桥墩不被腐蚀
C. ③中采用了牺牲阳极的阴极保护法保护桥墩
D. ①②③中海水均是实现化学能转化为电能的电解质
【答案】C
【解析】
【详解】A．装置①是吸氧腐蚀，a极是正极，氧气得电子生成氢氧根离子，即O2+4e-+2H2O=4OH-，铁是负极，发生氧化反应生成亚铁离子，即Fe-2e-=Fe2+，铁被腐蚀，故A错误；
B．金属作电解池的阴极被保护，而钢铁桥墩与电源正极相连是阳极，失电子发生氧化反应，即Fe-2e-=Fe2+，钢铁桥墩被腐蚀，故B错误；
C．锌比铁活泼，作负极，锌失电子，即Zn-2e-=Zn2+，所以③中采用了牺牲阳极的阴极保护法保护桥墩，故C正确；
D．海水是混合物，不是化合物，既不是电解质，也不是非电解质，故D错误；
答案为C。
7. 微生物电池是指在微生物的作用下将化学能转化为电能的装置，这种装置还可用于处理有机物废水。一种用于处理含酚工业废水的微生物电池的工作原理如图所示。下列有关该微生物电池的说法中，错误的是（ ）
A. 正极反应中有CO2生成
B. 微生物促进了反应中电子的转移
C. 质子通过交换膜从负极区移向正极区
D. 电池总反应为C6H6O+7O2=6CO2+3H2O
【答案】A
【解析】
【分析】微生物电池中，总反应为C6H6O+7O2=6CO2+3H2O，C6H6O所在电极为负极，发生失去电子的氧化反应，电极反应式为C6H6O-28e-+11H2O=6CO2+28H+，O2所在电极为正极，发生得到电子的还原反应，电极反应式为O2+4H++4e-=2H2O，电池工作时，电子从负极沿导线流向正极，内电路中阳离子移向正极，阴离子移向负极，据此解答。
【详解】A．微生物电池中，C6H6O所在电极为负极，发生失去电子的氧化反应，电极反应式为C6H12O6-24e-+6H2O=6CO2+24H+，所以负极发生氧化反应，且负极区有CO2生成，A错误；
B．微生物的作用促进了反应C6H6O+7O2=6CO2+3H2O的发生，即促进了反应中电子的转移，B正确；
C．微生物电池电池工作时，内电路中阳离子移向正极，阴离子移向负极，所以质子通过交换膜从负极区移向正极区，C正确；
D．由装置图可知，该电池实质是C6H6O和O2反应，即电池总反应为C6H6O+7O2=6CO2+3H2O，D正确；
故合理选项是A。
8. 工业上以CH4为原料制备H2的原理为CH4(g)＋H2O(g)⇌CO(g)＋3H2(g)。在一定条件下a、b两个恒温恒容的密闭容器中均通入1.1 ml CH4(g)和1.1 ml H2O(g)，测得两容器中CO的物质的量随时间的变化曲线分别为a和b。已知容器a的体积为10 L，温度为Ta，下列说法不正确的是（ ）
A. 容器a中CH4从反应开始到恰好平衡时的平均反应速率为0.025 ml·L-1·min-1
B. a、b两容器的温度可能相同
C. 在达到平衡前，容器a的压强逐渐增大
D. 该反应在Ta温度下的平衡常数为27
【答案】B
【解析】
【分析】观察两容器中CO的物质的量随时间的变化曲线a和b可知，当CO的物质的量保持不变时便达到平衡状态，a容器用了4 min，b容器用了6.5 min，两个容器中反应快慢不同，因此温度肯定不同。用三段式分析a容器中各物质的相关量：
【详解】A．容器a中CH4从反应开始到恰好平衡时的平均反应速率为==0.025 ml·L-1·min-1，故A正确；
B．根据以上分析a、b两容器的温度不可能相同，故B错误；
C．因为该反应条件为恒温恒容，反应后气体的物质的量增大，所以在达到平衡前，容器a的压强逐渐增大，故C正确；
D．该反应在Ta温度下的平衡常数为 ml2·L-2=27 ml2·L-2，故D正确；
故选B。
9. 某MOFs的多孔材料刚好可将N2O4 “固定”，实现了NO2与N2O4分离并制备HNO3，如图所示：
已知： ；下列说法不正确的是（ ）
A. 高温不利于N2O4的固定
B. 固定N2O4，能使平衡正移，有利于去除NO2
C. 本工艺制备HNO3的原理可以表达为
D. 多孔材料的孔径越小，反应正向进行的程度越大
【答案】D
【解析】
【详解】A．已知：2NO2(g)N2O4(g) △H＜0，升高温度，化学平衡逆向移动，N2O4的浓度减小，不利于N2O4的固定，A正确；
B．N2O4被固定后，N2O4浓度减小，平衡正向移动，有利于NO2的去除，B正确；
C．被固定的四氧化二氮和氧气、水反应生成硝酸，制备HNO3的原理为：2N2O4+O2+2H2O=4HNO3，C正确；
D．某MOFs的多孔材料刚好可将N2O4 “固定”，实现了NO2与N2O4分离并制备HNO3，若多孔材料的孔径很小， N2O4就不容易被固定，则反应正向进行的程度更小，不利于实现了NO2与N2O4分离并制备HNO3，D错误；
故合理选项是D。
10. 某密闭容器中发生如下反应：X(g)＋3Y(g)2Z(g) ΔH＜0。图表示该反应的速率(v)随时间(t)变化的关系，t2、t3、t5时刻外界条件有所改变，但都没有改变各物质的初始加入量。下列说法中正确的是（ ）
A. t2时加入了催化剂B. t3时降低了温度
C. t5时增大了压强D. t3～t4时间内转化率最低
【答案】A
【解析】
【详解】A．由图可知，t2时刻，改变条件，正、逆反应速率同等程度增大，平衡不移动，该反应正反应是气体体积减小的反应，增大压强平衡向正反应移动，不可能是改变压强，故改变条件为使用催化剂，选项A正确；
B．t3时刻，改变条件，正、逆反应速率降低，且正反应速率降低更多，平衡向逆反应移动，该反应正反应是放热反应，温度降低，平衡向正反应移动，故不可能为降低温度，选项B错误；
C．t5时刻，改变条件，正、逆反应速率都增大，且逆反应速率增大更多，平衡向逆反应移动，该反应正反应是气体体积减小的反应，增大压强平衡向正反应移动，不可能是改变压强，该反应正反应是放热反应，升高温度，平衡向逆反应移动，故改变条件为升高温度，选项C错误；
D．t2时刻，使用催化剂，平衡不移动，X的转化率不变，t3时刻，平衡向逆反应移动，X的转化率减小，t5时刻，升高温度，平衡向逆反应移动，X的转化率降低，则t6之后转化率更低，t3～t4时间内转化率不会最低，选项D错误；
答案选A
11. 反应mX(g)nY(g)+pZ(g) ΔH，在不同温度下的平衡体系中物质Y的体积分数随压强变化的曲线如图所示。下列说法错误的是（ ）
A. 该反应的ΔH>0B. m＜n+p
C. B、C两点化学平衡常数：KB>KCD. A、C两点的反应速率v(A)＜v(C)
【答案】C
【解析】
【详解】A．由图可知温度升高，Y的体积分数增大，说明平衡正向移动，则正向为吸热反应，故A正确；
B．由图可知，增大压强，Y的体积分数减小，说明平衡逆向移动，则m＜n+p，故B正确；
C．对吸热反应来说，温度升高，K增大，KB＜KC，故C错误；
D．A、C温度相同，C点压强大，则C点的速率大于A点，故D正确；
故选C。
12. 对于可逆反应mA(s)＋nB(g)⇌eC(g)＋fD(g)，当其他条件不变时，C的体积分数[φ(C)]在不同温度(T)和不同压强(p)下随时间(t)的变化关系如图所示。下列叙述正确的是（ ）
A. 达到平衡后，若使用催化剂，C的体积分数将增大
B. 该反应的ΔH＜0
C. 化学方程式中，n>e＋f
D. 达到平衡后，增加A的质量有利于化学平衡向正反应方向移动
【答案】B
【解析】
【详解】A．达到平衡后，使用催化剂，平衡不发生移动，C的体积分数不变，A项错误；
B．根据C的体积分数在不同温度下随时间的变化关系可知，T2比T1先出现拐点，说明T2达到平衡所需时间短、反应速率快，则T2＞T1，T2时C的平衡体积分数比T1时小，说明升高温度，平衡逆向移动，则逆反应为吸热反应、正反应为放热反应，反应的ΔH＜0，B项正确；
C．根据C的体积分数在不同压强下随时间的变化关系可知，p2比p1先出现拐点，说明p2达到平衡所需时间短、反应速率快，则p2＞p1，p2时C的平衡体积分数比p1时小，说明增大压强，平衡逆向移动，则化学方程式中n＜e+f，C项错误；
D．A呈固态，达到平衡后，增加A的质量，平衡不移动，D项错误；
答案选B。
13. 如图所示为工业合成氨的流程图。下列说法错误的是（ ）
A. 步骤①中“净化”可以防止催化剂“中毒”
B. 步骤③、④、⑤均有利于提高原料的平衡转化率
C. 工业合成氨反应，该反应能在低温自发进行
D. 步骤②中“加压”既可以提高原料的转化率，又可以加快反应速率
【答案】B
【解析】
【分析】步骤①中“净化”N2、H2，除去杂质，以防止催化剂中毒，步骤②加压，步骤③中发生合成氨的反应，步骤④液化分离出NH3，步骤④液化分离出NH3，以此解答。
【详解】A．步骤①中“净化”是除去杂质，以防止催化剂中毒，故A正确；
B．步骤③催化剂只能提高反应速率，不能提高平衡转化率，合成氨反应为放热反应，高温不利于平衡正向移动，所以不能提高平衡转化率；步骤④液化分离出NH3，可以使平衡正向移动，有利于提高原料的平衡转化率；出有利于提高原料的平衡转化率：所以步骤④、⑤有利于提高原料的的转化率，步骤③不能，故B错误；
C．工业合成氨反应，气体分子数减小，即，根据，低温时才能使，所以该反应能在低温自发进行，故C正确；
D．合成氨的反应为气体分子数减小的反应，加压有利于平衡正向移动，提高原料转化率，加压也可以提高反应速率，故D正确；
故选B。
14. CO2催化加氢可合成二甲醚，发生的主要反应有：
反应Ⅰ： 2CO2(g)＋6H2(g)CH3OCH3(g)＋3H2O(g)；ΔH1=-122.5 kJ·ml-1
反应Ⅱ： CO2(g)＋H2(g) CO(g)＋H2O(g)；ΔH2=a kJ·ml-1
在恒压、n始(CO2)和n始(H2)=1∶3时，若仅考虑上述反应，平衡时CH3OCH3和CO的选择性及CO2的转化率随温度的变化如图中实线所示。CH3OCH3的选择性=×100%，下列说法错误的是（ ）
A. 图中曲线③表示平衡时CO2转化率随温度的变化
B. a>0
C. 平衡时H2转化率随温度的变化可能如图中虚线所示
D. 200 ℃时， 使用对反应Ⅰ选择性高的催化剂可提高CH3OCH3的生产效率
【答案】C
【解析】
【分析】反应Ⅰ焓变小于零，升高温度，平衡Ⅰ逆向移动，则平衡时CH3OCH3选择性随温度升高会下降，结合图像可知，②表示平衡时CH3OCH3选择性随温度的变化曲线；曲线①随温度升高上升，说明反应Ⅱ为吸热反应，升高温度，平衡Ⅱ正向移动，导致CO的选择性增大，故曲线③表示平衡时CO2转化率随温度的变化、曲线①表示平衡时CO的选择性随温度的变化，反应Ⅱ为吸热反应，焓变大于零，故a>0；
【详解】A．由分析可知，曲线③表示平衡时CO2转化率随温度的变化，A正确；
B．由分析可知，a>0，B正确；
C．n始(CO2)：n始(H2)=1∶3，若只发生反应Ⅰ，则二氧化碳和氢气的平衡转化率之比为1:1，若只发生反应Ⅱ，则二氧化碳转化率和氢气转化率之比为3:1，由于两个反应均发生，则1:1＜二氧化碳转化率与氢气的转化率之比＜3:1；温度升高平衡Ⅰ逆向移动，平衡Ⅱ正向移动，二氧化碳转化率和氢气转化率之比越来越远离1:1，即相等，故图中虚线不可能表示氢气的平衡转化率，C错误；
D．使用对反应Ⅰ选择性高的催化剂，则单位时间内生成CH3OCH3的速率加快，可提高CH3OCH3的生产效率，D正确；
故选C。
二、非选择题：共3题，共58分。
15. 回答下列问题。
（1）碳、氢、氧是煤炭有机质的主体(占95%以上)，此外还有少量的硫、极少量的磷、氟、氯和砷等元素。向煤炭中加入一定量的CaO，能够减少二氧化硫的排放，试写出相关反应的化学方程式：___________。
（2）传统燃油(以C8H18为主)汽车的尾气中含有一定量的CO、NO、SO2等对环境有害的气体，空燃比[即m(空气)∶m(燃料)]与尾气中有害气体的含量关系如图所示，图中X的化学式为___________。
（3）SCR(选择性催化还原)技术能有效降低柴油发动机中氮氧化物的排放，工作原理如图所示(其中，尿素热分解为NH3和CO2)。SCR催化反应器中用NH3还原NO2的化学方程式：___________。
（4）另一种处理NO、NO2废气的方法是用烧碱进行吸收，产物为NaNO2、NaNO3和H2O。现有含0.5 ml NO、NO2尾气，恰好被一定体积的25% NaOH溶液完全吸收。已知反应后溶液中含有0.3 ml NaNO2。若将尾气中NO与NO2的平均组成记为NOx，则x=___________(精确到小数后1位)。
【答案】（1）2CaO+2SO2+O2=2CaSO4
（2）CO2
（3）8NH3+6NO27N2+12H2O
（4）1.9
【解析】（1）向煤炭中加入一定量的CaO，能够减少二氧化硫的排放，相关反应的化学方程式为：2CaO+2SO2+O2=2CaSO4；
（2）废气中的CO能够与O2反应产生CO2，反应方程式为：2CO+O22CO2，燃料气中空气越多，O2含量就越大，上述反应进行的就越充分。根据图像变化趋势可知：在空燃比较小时，Y的含量很大 ，当到达14.7时迅速减小，空燃比越大，Y就越小，则Y表示CO；在空燃比较小时，X的含量很小，当到达接近14.7时，突然增大，以后几乎不变，则X表示CO2；
（3）尿素分解产生NH3、CO2，在SCR催化反应器中，NH3、NO2在催化剂存在条件下发生氧化还原反应，产生N2、H2O，根据电子守恒、原子守恒，可得该反应的化学方程式为：8NH3+6NO27N2+12H2O；
（4）NO、NO2气体被NaOH溶液吸收，发生反应：2NO2+2NaOH=NaNO2+NaNO3+H2O和NO+NO2+2NaOH=2NaNO2+H2O，根据氮原子守恒可知，0.5 ml NO、NO2的混合气体生成0.3 ml NaNO2，则同时反应生成0.2 ml NaNO3。根据第一个反应可知：生成0.2 ml NaNO3需要0.4 m1 NO2，同时生成0.2 ml NaNO2，则由第二个反应生成0.1 ml NaNO2，需要反应消耗0.05 ml NO，所以0.5 ml混合气体中含有NO2的物质的量是0.45 m1，根据氧原子守恒可得：x==1.9。
16. I．钛和钨都是非常重要的材料金属，钛、钨资源的高效利用有着非常重要的现实意义。一种利用废催化剂(含TiO2，WO3等)回收金属Ti、W的工艺流程如图所示。
已知：偏钛酸钠(Na2TiO3)难溶于水；“酸洗”时，Na2TiO3转化为可溶于水的TiOCl2或TiOSO4，TiOCl2或TiOSO4水解后得到H2TiO3沉淀。
请回答下列问题：
（1）为加快“碱浸”的速率，可采取的措施为___________(任写两条)；“碱浸”时生成偏钛酸钠的离子方程式为___________。
（2）锐钛型和金红石型是TiO2最常见的两种晶体类型，煅烧H2TiO3过程中，TiO2会发生“锐钛型→金红石型”转化，固体质量残留率和晶型转化率随温度变化如图1所示，晶型转化过程中的能量变化如图2所示。
设计用“过滤”所得Na2TiO3制备金红石型TiO2的操作方案___________。(可选用的试剂：盐酸溶液、硫酸溶液)
Ⅱ．工业上先将金红石(TiO2)转化为TiCl4，然后可制得在医疗等领域具有重要用途的钛(Ti)。已知在一定条件下如下反应的热化学方程式及平衡常数：
i． kJ ml；
ii．2C(s，石墨) kJ ml；
iii．碳氯化法：(s石墨) (JK ml)；
（3）△H3=___________；K3=___________(用含K1、K2的代数式表示)。反应iii自发进行的条件为___________(填“低温”“高温”或“任意温度”)。
（4）在V L的密闭容器中，投入一定量的TiO2、C、Cl2，进行反应iii的模拟实验。体系中气体平衡组成比例(物质的量分数)随温度变化的理论计算结果如图所示。
设600时平衡体系气体总物质的量为n，反应的平衡常数的值Kc=___________(用含n、V的代数式表示)。在200平衡时TiO2几乎完全转化为TiCl4。但实际生产TiCl4采用1000左右的反应温度，其理由是___________。
【答案】（1）①. 将废催化剂粉碎、 搅拌或增大NaOH溶液的浓度或加热 ②. TiO2+2Na++2OH-=Na2TiO3↓+H2O
（2）用盐酸酸洗Na2TiO3，将生成的TiOCl2充分水解后，过滤洗涤得到H2TiO3，在950℃下煅烧H2TiO3至恒重
（3）①. -59 kJ/ml ②. K1·K2 ③. 任意温度
（4）①. ②. 1000℃高温可提高反应速率，相同时间内能够达到更多TiCl4产品
【解析】由题给流程可知，废催化剂加入氢氧化钠溶液碱浸时，TiO2与NaOH溶液反应转化为难溶于水的Na2TiO3，WO3与NaOH溶液反应转化为Na2WO4，过滤得到Na2TiO3和Na2WO4。向Na2TiO3中加入盐酸或硫酸将Na2TiO3转化为TiOCl2或TiOSO4，TiOCl2或TiOSO4在溶液中水解生成H2TiO3，过滤得到H2TiO3，H2TiO3煅烧分解产生TiO2，电解熔融TiO2制得Ti；向Na2WO4溶液中加入Ca(OH)2将Na2WO4转化为CaWO4沉淀，过滤得到CaWO4，经一系列操作得到金属W。
（1）将废催化剂粉碎、搅拌、增大氢氧化钠溶液的浓度、加热等措施能加快“碱浸”的速率；“碱浸”时，TiO2与NaOH溶液反应产生Na2TiO3、H2O，根据已知条件可知：偏钛酸钠(Na2TiO3)难溶于水则“碱浸”时生成偏钛酸钠的离子方程式为TiO2+2Na++2OH-=Na2TiO3↓+H2O；
（2）由晶型转化过程中的能量变化示意图可知，酸洗时应加入盐酸将偏钛酸钠转化为TiOCl2，TiOCl2充分水解生成偏钛酸，由固体质量残留率和晶型转化率随温度变化的示意图可知，在950℃下煅烧偏钛酸至恒重制得高纯二氧化钛，具体操作为：用盐酸酸洗偏钛酸钠，将生成的TiOCl2充分水解后，过滤、洗涤得到偏钛酸H2TiO3，在950℃下煅烧偏钛酸至恒重制得纯二氧化钛；
（3）观察三个反应的特点可知：ⅲ=ⅰ+ⅱ，所以△H3=△H1+△H2=+162 kJ/ml-221 kJ/ml=-59 kJ/ml；根据化学平衡常数的含义可知K1=，K2=，K3==×=K1·K2；
当反应体系的自由能△G=△H-T△S＜0的反应可自发进行。对于反应ⅲ，由于△S＞0、△H3＜0，△G＜0，因此反应ⅲ自发进行的条件为任意温度下；
（4）设600℃时平衡体系气体总物质的量为n，由图可知，CO为0.05n，CO2为0.5n，体积为V，该反应的化学平衡常数K=；
根据图像可知：在200℃平衡时TiO2几乎完全转化为TiCl4。但实际生产TiCl4采用1000℃左右的反应温度，这是由于在1000℃高温可提高反应速率，在相同时间内得到更多的TiCl4产品。
17. 氯碱工业是高耗能产业，将电解池与燃料电池相组合的新工艺可以节能30%以上。
（1）工艺甲中，相关物料的传输与转化关系如图所示，其中的电极未标出，所用的离子交换膜都只允许阳离子通过。
①图中X是___________(填化学式)，分析、比较图示中a%与b%的大小：___________。
②写出燃料电池B中的正极反应___________。
（2）工艺乙中，某研究小组用甲醇燃料电池(采用铂作为电极材料、电极上分别充入和、，电解质为熔融的)作为电源，进行电解饱和NaCl溶液的实验，如图所示。回答下列问题。
①甲醇燃料电池工作时，其负极反应为___________。
②闭合开关K后，a、b电极上均有气体产生，电解NaCl溶液的总反应式为___________。
③理论上，电池中充入、的最佳体积比为___________，若电池中甲醇的充入量为0.1 ml且完全反应、电池和电解池的效率均为100%，最多能产生___________L(标准状况)的氯气(精确到小数点后两位)。
（3）随着科学技术的不断发展，多种新的材料被研发出来，如离子交换膜。离子交换膜一般通过在不溶于水的有机高分子膜(如聚氯乙烯PVDF)上嫁接无机原子团制作而成。
型离子交换膜属于___________(填“阳离子”或“阴离子”)交换膜。使用溶液和必要的无机试剂，设计一种简便可靠的实验方案，探究型离子交换膜是属于阳离子交换膜还是阴离子交换膜：___________。
【答案】（1）①. Cl2 ②. a%小于b% ③.
（2）①. ②. ③. 1：2 ④. 6.72L
（3） ①. 阴离子 ②. 用离子交换膜将一小水槽隔离成左右两部分，左边加硫酸铁溶液，右边加蒸馏水，一段时间后，向右边滴加KSCN溶液，若变红则是阳离子交换膜，不变色则为阴离子交换膜
【解析】 (1)A电解池中饱和食盐水电解得到Cl2、H2和NaOH，Y要形成燃料电池，故Y是H2，则X是Cl2，离子交换膜式阳离子交换膜，电解时Na+向右侧移动；右边B装置是氢氧燃料电池，通H2的一侧为负极，通空气的一侧为正极；
(2)左边的装置是甲醇燃料电池，通入甲醇的为负极，通入氧气和二氧化碳的为正极，电解质是熔融的碳酸钾，右边装置是电解饱和食盐水，a为阳极，b为阴极；
（1）①由上述分析可知，X是Cl2，由于燃料电池正极发生O2+4e-+2H2O=4OH-，燃料电池中的离子膜只允许阳离子通过，而燃料电池中正极氧气得到电子产生OH-，所以反应后氢氧化钠的浓度升高，即a%小于b%；
②燃料电池B正极上氧气得电子变为氢氧根，电极反应式为：；
（2）①甲醇燃料电池工作时，负极上是甲醇失电子变为CO2，电极反应式为：；
②电解饱和食盐水的总反应式为：；
③燃料电池正极的反应式为，故电池中充入、的最佳体积比为1：2；甲醇的充入量为0.1 ml且完全反应，根据反应式，则电路中通过0.6ml电子，电解池有关系式为，则产生的Cl2为0.3ml，标况下体积为6.72L。
（3）根据型离子交换膜的结构，带有负电荷，因此属于阴离子交换膜；要探究型离子交换膜是属于阳离子交换膜还是阴离子交换膜，设计的实验为：用离子交换膜将一小水槽隔离成左右两部分，左边加硫酸铁溶液，右边加蒸馏水，一段时间后，向右边滴加KSCN溶液，若变红则是阳离子交换膜，不变色则为阴离子交换膜。
编号
H2C2O4溶液
酸性KMnO4溶液
温度/℃
浓度/ml/L
体积/mL
浓度/ml/L
体积/mL
①
0.10
2.0
0.010
4.0
25
②
0.20
20
0.010
4.0
25
③
0.20
2.0
0.010
4.0
50
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