题目内容

纳米材料二氧化钛（TiO2）可做优良的催化剂．
资料卡片
物质熔点/℃沸点/℃
SiCl4-7057.6
TiCl4-25136.5
Ⅰ．工业上二氧化钛的制备方法：
①将干燥后的金红石（主要成分为TiO2，主要杂质SiO2）与碳粉混合装入氯化炉中，在高温下通入Cl2反应，制得混有SiCl4杂质的TiCl4．②将SiCl4分离，得到纯净的TiCl4．
③在TiCl4中加水、加热，水解得到沉淀TiO2?xH2O．④TiO2?xH2O高温分解得到TiO2．
（1）根据资料卡片中信息判断，TiCl4与SiCl4在常温下的状态是
 
，分离二者所采取的操作名称是
 
．
（2）③中反应的化学方程式是
 
．
（3）若④在实验室完成，应将TiO2?xH2O放在图1中
 
（填仪器名称）中加热．

Ⅱ．据报道：能“吃废气”的“生态马路”是在铺设时加入一定量的TiO2，TiO2受太阳光照射后，产生的电子被空气或水中的氧获得，生成H2O2，其过程大致如下：
a．O2-→2O　　　b．O+H2O-→2OH　　　c．OH+OH-→H2O2
（4）H2O2能清除路面空气中的CxHy、CO等，主要是利用了H2O2的
 
（填“氧化性”或“还原性”）．
Ⅲ．某研究性学习小组用图2装置模拟“生态马路”清除CO的原理．（夹持装置已略去）
（5）若缓慢通入22.4L（已折算成标准状况）CO气体，结果NaOH溶液增重16.5g，则CO的转化率为
 

（6）当CO气体全部通入后，还要通一会儿空气，其目的是
 
．
考点：性质实验方案的设计,常见的生活环境的污染及治理
专题：
分析：Ⅰ．（1）根据资料卡片中的TiCl4与SiCl4熔点、沸点判断TiCl4与SiCl4在常温下的状态；分离沸点相差较大的互溶液体常采取蒸馏方法；
（2）由信息可知TiCl4与水在加热条件下，水解得到沉淀TiO2?xH2O与HCl；
（3）高温分解固体物质常在坩埚中进行；
Ⅱ．（4）CxHy、CO等具有还原性，H2O2具有强氧化性；
III．（5）NaOH溶液增重16.5g为吸收的CO2质量，根据碳元素守恒可知，转化率的CO的物质的量等于CO2的物质的量为=
16.5g
44g/mol
=0.375mol；依据转化率概念计算得到；
（6）装置中有残留的二氧化碳气体，通一会空气的目的是赶净装置中 的二氧化碳被氢氧化钠吸收，减少测定误差．
解答： 解：I．（1）根据资料卡片中的TiCl4与SiCl4熔点、沸点可知，TiCl4与SiCl4在常温下的状态是液态；分离沸点相差较大的互溶液体常采取蒸馏方法，
故答案为：液态；蒸馏；
（2）由信息可知TiCl4与水在加热条件下，水解得到沉淀TiO2?xH2O与HCl，反应方程式为：TiCl4+（x+2）H2O
  △  
.
 
TiO2?xH2O↓+4HCl，
故答案为：TiCl4+（x+2）H2O
  △  
.
 
TiO2?xH2O↓+4HCl；
（3）烧杯与蒸发皿通常进行液态加热，高温分解固体物质常在坩埚中进行，
故答案为：坩埚；
II．（4）CxHy、CO等具有还原性，H2O2具有强氧化性，H2O2能氧化CxHy、CO等，清除路面空气中的CxHy、CO等，故答案为：氧化性；
III．（5）①22.4L（已折算成标准状况）CO气体的物质的量为
22.4L
22.4L/mol
=1mol；
NaOH溶液增重16.5g为吸收的CO2质量，根据碳元素守恒可知，转化率的CO的物质的量等于CO2的物质的量为=
16.5g
44g/mol
=0.375mol；
所以CO的转化率为
0.375mol
1mol
×100%=37.5%，
故答案为：37.5%；
（6）装置中有残留的CO2气体，通一会儿空气，将残留在装置中的CO2气体排出，被NaOH溶液吸收，减小误差，
故答案为：将残留在装置中的CO2气体排出，被NaOH溶液吸收，减小误差．
点评：本题考查学生阅读题目获取信息能力、物质分离提纯等基本操作、对实验原理装置的理解等，难度中等，要求学生要有扎实的实验基础知识和灵活应用信息、基础知识解决问题的能力．
练习册系列答案
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电解原理在化学工业中有广泛应用．右图表示一个电解池，装有电解液a；X、Y是两块电极板，通过导线与直流电源相连．请回答以下问题：

（1）若X、Y都是惰性电极，a是饱和NaCl溶液，实验开始时，同时在U形管两边各滴入几滴酚酞试液，则：
①X是
 
极（填“阴”或“阳”），X极逸出
 
（填“黄绿色”或“无色”）气体，同时X极附近溶液呈
 
色．
②电解池中Y极上的电极反应式为
 
．X极上的电极反应式为
 
．
（2）如要进行粗铜（含Al、Zn、Ag、Pt、Au等杂质）的电解精炼（得到纯铜），电解液a选用CuSO4溶液，则：
①Y电极的材料是
 
（填“粗铜”或“纯铜”）．
②X电极的电极反应式是
 
．
③下列说法正确的是
 
．（错选不得分）
a．电能全部转化为化学能       
b．在电解精炼过程中，电解液中伴随有Al3+、Zn2+产生
c．溶液中Cu2+向阳极移动       
d．利用阳极泥可回收Ag、Pt、Au等金属
（3）利用反应2Cu+O2+2H2SO4═2CuSO4+2H2O可制备CuSO4，若将该反应设计为电解池，其电解质溶液需用
 
，阳极材料是用
 
，阳极电极反应式为
 
．
下列变化中，属于放热反应的是（　　）
A、H2O（g）═H2O（l）△H=-44kJ/mol
B、2HI（g）═H2（g）+I2（g）△H=+14.9kJ/mol
C、
能量变化如图所示的化学反应
D、形成化学键时放出能量的化学反应
A、B、C、D是四种短周期元素，它们的原子序数依次增大，其中A、C及B、D分别是同一主族元素，B、D两元素的原子核中质子数之和是A、C两元素原子核中质子数之和的两倍，又知四种元素的单质中有两种气体、两种固体．
（1）A
 
；D
 
（填元素名称）；
（2）写出C、D两元素形成的常见化合物的电子式
 
；写出由A、B两元素形成的18电子微粒中所含化学键类型
 
；
（3）用A元素的单质与B元素的单质可以制成电池，电池中装有KOH浓溶液，用多孔的金属惰性电极浸入KOH溶液，两极均有特制的防止气体透过的隔膜．在一极通人A的单质，另一极通人B的单质，写出该电池发生的电极反应式：通入A单质的一极：
 
；通入B单质的一极：
 
；
（4）由A、B、C 三元素构成的化合物X，常在试验制备过程中起尾气吸收作用．请写出化合物X吸收NO2时所发生反应的离子方程式：
 
．
如图是Na2O2和CO2定性、定量实验的装置示意图．

注射器1中抽取了100mL CO2，U型管中装有适量小玻璃珠和约1.5gNa2O2粉末．实验开始时，打开KI、K2、K4止水夹，关闭K3止水夹推动注射器1活塞，缓缓将CO2压至U型管，注射器2活塞缓缓向外移动．回答下列问题：（本题不考虑注射器内壁的磨擦阻力）
（1）U型管内的玻璃珠并不参与反应，其所起的作用除防止过氧化钠粉末被吹走外，另一个重要作用是
 
．
（2）U型管中可观察到的反应现象是
 
．
（3）注射器1活塞推到底后，注射器2中收集到的气体大于50mL，其原因除可能仍还含CO2外，还有一个重要原因是
 
．
（4）为了使剩余气体中二氧化碳能反应完，接下来的操作是
 
．
（5）要证明反应产物之一为氧气，最为方便的实验方法是
 
．
随着大气污染的日趋严重，国家拟于“十二五”期间，将二氧化硫（SO2）排放量减少8%，氮氧化物（NOx）排放量减少10%．目前，消除大气污染有多种方法．
（1）处理NOx的一种方法是利用氨气非催化还原法将NOx还原为N2．已知还原1molNO约放出451.7kJ的热量（同时生成气态水），则该反应的热化学方程式为
 
．
（2）全钒氧化还原液流电池，是目前发展势头强劲的优秀绿色环保储能电池．其电池总反应为：V3++VO2++H2O
充电
放电
VO2++2H++V2+．充电过程中，H+向
 
迁移（填“阴极区”或“阳极区”）．充电时阴极反应式为
 
．
（3）降低汽车尾气的方法之一是在排气管上安装催化转化器，发生如下反应：
2NO（g）+2CO（g）?N2（g）+2CO2（g）；△H＜0．
①该反应的化学平衡常数表达式为K=
 
．
②若在一定温度下，将2molNO、1molCO充入1L固定容积的容器中，反应过程中各物质的浓度变化如如图所示．若保持温度不变，20min时再向容器中充入CO、N2各0.6mol，平衡将
 
移动（填“向左”、
“向右”或“不”）．           
③20min时，若改变反应条件，导致N2浓度发生如图所示的变化，则改变的条件可能是
 
（填序号）．
A．加入催化剂　       B．降低温度C．缩小容器体积　     D．增加CO2的量
（4）利用Fe2+、Fe3+的催化作用，常温下将SO2转化为SO42-而实现SO2的处理（总反应为2SO2+O2+2H2O=2H2SO4）．已知，含SO2的废气通入含Fe2+、Fe3+的溶液时，其中一个反应的离子方程式为4Fe2++O2+4H+=4Fe3++2H2O，则另一反应的离子方程式为
 
．
Q、R、X、Y、Z是原子序数依次增大的五种短周期元素，在短周期的所有元素中Q的原子半径与Z的原子半径之比最小（不包括稀有气体），R、X、Y三种元素的原子核外电子层数相同，同一周期中R的一种单质的熔点最高，Y与Q、R、X、Z均能形成多种常见化合物．
（1）X在周期表中的位置：
 
，其原子核外有
 
种不同形状的电子云．这五种元素中，最外层有两个未成对电子的元素是
 
（用元素符号表示）．
（2）常温下液态化合物甲只含上述元素中的两种，分子中原子个数比1：1，甲的电子式是
 
．
（3）Q分别与X、Y形成的最简单化合物的稳定性
 
＞
 
（用分子式表示）
（4）Q与R两元素可组成多种分子，其空间构型可能是
 
（填写序号）．
a．直线型b．平面形c．三角锥形d．正四面体
（5）X的氧化物是形成光化学烟雾原因之一，工业上可采用它与其氢化物反应生成无毒害物质而除去，请用方程式表示该反应
 
．
X、Y、Z、W、Q、R六种短周期主族元素，原子序数依次增大，Z基态原子核外有三个未成对电子，Y、Z、W分别与X形成常见化合物的分子结构依次为正四面体、三角锥形和V形，Q的各级电离能如下表，W与R是同族元素．
QI1I2I3I4I5…
电离能（kJ/mol）49645626912954313353…
回答下列有关问题：
（1）W原子的价电子排布图为
 
．
（2）化合物Q2W2的电子式
 
，化合物XYZ的结构式
 
．
（3）Y、Z、W分别与X形成常见化合物的沸点由高到低的顺序是
 
（用分子式表示）．
（4）RW3分子的立体构型为
 
，键角为
 
．
（5）根据等电子原理，指出与YW2互为等电子体且含有Z原子的微粒有
 
、
 
（要求写一种分子和一种离子）．
（6）Y的一种氢化物相对分子质量为28，其中分子中的σ键与π键的键数之比为
 
，该氢化物与氧气形成的燃料电池在碱性电解质中正极反应式为
 
．
生成铝的产业链由铝土矿开采、氧化铝制取、铝的冶炼和铝材加工等环节构成．请回答下列问题：
（1）工业上采用电解氧化铝-冰晶石（Na2AlF4）熔融体的方法冶炼得到金属铝：2Al2O3
 电解 
.
 
4Al+3O2↑，加入冰晶石的作用：
 
．
（2）上述工艺中所得铝材中往往含有少量Fe和Si等杂质，可用电解方法进一步提纯，该电解池中阳极电极反应式为
 
；下列可作阴极材料的是
 
．
A．铝材  B．石墨  C．铅板  D．纯铝
（3）阳极氧化能让金属表面生成致密的氧化膜，以稀硫酸为电解液，铝阳极发生的电极方程式为
 
．
（4）在铝阳极氧化过程中，需要不断的调整电压，理由是
 
．
（5）氧化膜质量的检验，取出铝片干燥，在氧化膜未经处理的铝片上分别滴一滴氧化膜质量检查液（3gK2CrO4+75mL水+25mL浓盐酸），判断氧化膜质量的依据是
 
（填序号）．
A．铝片表面有无光滑   B．比较颜色变化  C．比较质量大小  D．比较反应速率大小
（6）下列说法正确的是
 
（填序号）．
A．阳极氧化是应用原电池原理进行金属材料表面处理的技术
B．铝的阳极氧化可增强铝表面的绝缘性能
C．铝的阳极氧化可提高金属铝及其合金的耐腐蚀性，但耐磨性下降
D．铝的阳极氧化膜富有多孔性，具有很强的吸附性能，能吸附染料而呈各种颜色．

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