(14分)金属钛（Ti）性能优越，被称为继铁、铝之后的“第三金属”。工业上以钛铁矿（主要成分FeTiO3，含FeO、Al2O3、SiO2等杂质）为主要原料冶炼金

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(14分)金属钛（Ti）性能优越，被称为继铁、铝之后的“第三金属”。工业上以钛铁矿（主要成分FeTiO₃，含FeO、Al₂O₃、SiO₂等杂质）为主要原料冶炼金属钛，其生产的工艺流程图如下：

已知：2H₂SO₄(浓)+ FeTiO₃＝TiOSO₄ + FeSO₄+ 2H₂O
（1）步骤I中发生反应的离子方程式：、。
（2）已知：TiO²^＋易水解，只能存在于强酸性溶液中。
25 ℃时，难溶电解质溶解度与pH关系如图，

TiO(OH)₂溶度积K_sp＝1×10^－29
①步骤Ⅲ加入铁屑原因  是          　        。
② TiO²^＋水解的离子方程式为                 。
向溶液II中加入Na₂CO₃粉末的作用是       。
当溶液pH=       时，TiO(OH)₂已沉淀完全。
（3）TiCl₄→Ti反应后得到Mg、MgCl₂、Ti的混合物，可采用真空蒸馏的方法分离得到Ti，依据下表信息，需加热的温度略高于       ℃即可。

	TiCl₄	Mg	MgCl₂	Ti
熔点/℃	－25.0	648.8	714	1667
沸点/℃	136.4	1090	1412	3287

（4）电解TiO₂制备钛的方法如图所示。该方法由于具备生产过程简化、生产成本低、产品质量高、环境友好等诸多优点而引人注目。已知TiO₂熔融状态下不发生电离，电解时阴极反应式为。

答案

（14分）
（1）Al₂O₃+2OH^－=2AlO₂^－+H₂O（或Al₂O₃+2OH^－+3H₂O=2[Al(OH)₄]^－）（2分）
SiO₂+2OH^－=SiO₃²^－+H₂O（2分）
（2）①将Fe³⁺转化为Fe²⁺，防止Fe³⁺与TiO²⁺同时生成沉淀（2分）
②TiO²⁺+2H₂O

TiO(OH)₂+2H⁺（2分）
调节溶液pH值，促进TiO²⁺水解（1分） 2（2分）
（3）1412 （1分）
（4）TiO₂+4e^－=Ti+2O²^－（2分）

解析

试题分析：（1）根据钛铁矿的成分可知与氢氧化钠溶液反应的物质是氧化铝和二氧化硅，离子方程式为Al₂O₃+2OH^－=2AlO₂^－+H₂O（或Al₂O₃+2OH^－+3H₂O=2[Al(OH)₄]^－）（2分）
SiO₂+2OH^－=SiO₃²^－+H₂O；
（2）①由图可知TiO(OH)₂与Fe（OH）₃沉淀的pH很接近，所以加入铁粉目的是将Fe³⁺转化为Fe²⁺，防止Fe³⁺与TiO²⁺同时生成沉淀；
②TiO²^＋易水解，只能存在于强酸性溶液中，所以TiO²^＋水解生成TiO(OH)₂与H⁺，离子方程式为TiO²⁺+2H₂O

TiO(OH)₂+2H⁺；从流程图中可看出加入碳酸钠溶液后得到TiO(OH)₂沉淀，所以向溶液II中加入Na₂CO₃粉末的作用是调节溶液pH值，使TiO²⁺水解平衡正向移动；由图可知，pH=2时TiO(OH)₂已沉淀完全。
（3）Mg、MgCl₂的沸点最高是1412℃，而Ti的熔点为1667℃，所以当温度略高于1412℃时Mg、MgCl₂以气体的形式除去，得到Ti；
（4）电解时阴极发生还原反应，因为TiO₂熔融状态下不发生电离，所以是TiO₂得电子生成Ti单质和O²^－，电极反应式为TiO₂+4e^－=Ti+2O²^－。

举一反三

（14分）I．已知：C(s)＋H₂O(g)

CO(g)＋H₂(g) ΔH
一定温度下，在1.0 L密闭容器中放入1 mol C（s）、1 mol H₂O(g)进行反应,反应时间(t)与容器内气体总压强(p)的数据见下表：

时间t/h	0	1	2	4	8	16	20	25	30
总压强p/100 kPa	4.56	5.14	5.87	6.30	7.24	8.16	8.18	8.20	8.20

回答下列问题：
（1）下列哪些选项可以说明该可逆反应已达平衡状态      。
A．混合气体的密度不再发生改变      B．消耗1 mol H₂O（g）的同时生成1 mol H₂
C．ΔH不变                         D．v_正(CO) = v_逆(H₂)
（2）由总压强P和起始压强P₀表示反应体系的总物质的量n_总，n_总＝____ mol；由表中数据计算反应达平衡时，反应物H₂O(g)的转化率α =_____（精确到小数点后第二位）。
Ⅱ．硫单质及其化合物在工农业生产中有着重要的应用。
（1）已知25℃时：xSO₂ (g)＋2xCO(g)＝2xCO₂ (g)＋S_x (s)     ΔH＝ax kJ/mol     ①
2xCOS(g)＋xSO₂ (g)＝2xCO₂ (g)＋3S_x(s)   ΔH＝bx kJ/mol。    ②
则反应COS(g)生成CO(g)、S_x (s)的热化学方程式是                            。
（2）向等物质的量浓度Na₂S、NaOH混合溶液中滴加稀盐酸至过量。其中H₂S、HS⁻、S²⁻的分布分数（平衡时某物种的浓度占各物种浓度之和的分数）与滴加盐酸体积的关系如图所示（忽略滴加过程H₂S气体的逸出）。试分析：

①B曲线代表      分数变化(用微粒符号表示)；滴加过程中，溶液中一定成立：
c(Na⁺)=                               。
②M点，溶液中主要涉及的离子方程式                             。

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(14分)
含硫化合物在工业生产中有广泛的用途。
（1）对于可逆反应2SO₂(g)＋O₂(g)

2SO₃(g) △H＜0，下列研究目的和图示相符的是
（填序号）

序号	A	B	C	D
目的	压强对平衡的影响	温度对转化率的影响	增加O₂浓度对速率的影响	浓度对平衡常数的影响
图示

（2）在500⁰C有催化剂存在的条件下，向容积为2L的甲乙两个密闭容器中均充入2molSO₂和1molO₂。甲保持容积不变，乙保持压强不变，充分反应后，均达平衡状态，此时SO₃的体积分数甲
乙。（填“>”“<”或“="”" ）
（3）向2L的甲容器中充入2molSO₂、1molO₂，测得SO₂的平衡转化率与温度的关系如下图所示。

Ⅰ.在T₁温度下，反应进行到状态D时，v_正     v_逆。（填“>”“<”或“="”" ）
Ⅱ.T₃温度下，平衡时测得反应放出的热量为Q₁，在相同温度下若再向容器中通入2molSO₂、1molO₂，重新达到平衡，测得反应又放出热量Q₂。则下列说法中正确的是          。（填序号）
A．相同温度下新平衡时容器中的压强是原平衡时的两倍
B．Q₂一定大于Q₁
C．新平衡时SO₂的转化率一定大于80%
　
（4）在甲容器中充入一定量的SO₂和1.100molO₂，在催化剂作用下加热，当气体的物质的量减少0.315mol时反应达到平衡，此时测得气体压强为反应前的82.5%，则SO₂的转化率为                   。
　（5）若用氢氧化钠溶液吸收SO₂气体恰好得到酸式盐，已知该酸式盐溶液呈弱酸性，则溶液中各离子浓度由大到小的顺序为                           。（用离子浓度符号表示）
　（6）一定温度下，用水吸收SO₂气体，若得到pH=5的H₂SO₃溶液，则溶液中亚硫酸氢根离子和亚硫酸根离子的物质的量浓度之比为    　　          。（已知该温度下H₂SO₃的电离常数：K_a1=1.0×10^-2mol/L，K_a2=6.0×10^-3mol/L）

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A是由导热材料制成的密闭容器，B是一耐化学腐蚀且易于传热的透明气球。关闭K₂，将等量且少量的NO₂通过K₁、K₃分别充入A、B中，反应起始时，A、B的体积相同。（已知：2NO₂

N₂O₄△H＜0）下列叙述正确的是

A. 到达平衡时A和B中NO₂气体体积分数相同
B. 若在A、B中再充入与初始量相等的NO₂，则达到平衡时A、B中NO₂的转化率都增大
C. 若气球的体积不再改变，表明B中反应已达到平衡
D. 室温下，若设法使A、B都保持体积不变，将A套上一个绝热层，B与外界可以进行热传递，则达到平衡时B中气体的颜色较深

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（13分）近些年来，世界各地频现种种极端天气。二氧化碳、氮氧化物、二氧化硫等是导致极端天气的重要因素，研究这些化合物的综合处理具有重要意义。
（1）工业上可利用二氧化碳和氨气合成尿素，其总反应如下：
2NH₃(g)+CO₂(g)

CO(NH₂)₂(l)+H₂O(l)

，该反应在（填“较高温度”或“较低温度”）下能自发进行。
（2）已知合成尿素分两步进行：
第1步：2NH₃(g)+CO₂(g)

NH₂COONH₄(s)

第2步：NH₂COONH₄(s)

CO(NH₂)₂(l)+ H₂O(l)

下列示意图中[a表示2NH₃(g)+ CO₂(g)，b表示NH₂COONH₄(S)，c表示CO(NH₂)₂(l)+ H₂O(l)]，能正确表示尿素合成过程中能量变化曲线的是（填序号）。

（3）合成尿素过程中，当NH₃与CO₂的物质的量之比为1:2时，NH₃
的转化率随时间的变化关系如图所示。

①A点的逆反应速率v_逆(CO₂)          B点的逆反应速率
v_逆(CO₂)(填“﹤”“﹥”或“=”)。
②达到平衡时，CO₂的转化率为          。
（4）活性炭可用于处理大气污染物NO，在某1L恒容密闭容器中加入 0.100molNO      和2.030mol固体活性炭（无杂质），生成气体E和气体F。当温度分别在T₁℃和T₂℃时，测得平衡时各物质的物质的量如下表：

物质 n/mol T/℃	活性炭	NO	E	F
T₁	2.000	0.040	0.030	0.030
T₂	2.005	0.050	0.025	0.025

①请结合上表数据，写出NO与活性炭反应的化学方程式                                。
②上述反应在T₁℃时的平衡常数为K₁，在T₂℃时的平衡常数为K₂。计算K₁=         ，根据题给信息判断，T₁和T₂的关系是           。
A. T₁>T₂     B. T₁<T₂        C.无法比较
③若密闭容器为容积可变，根据化学反应原理，分析增加压强对该反应的影响
                                                  。

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实验室中配制碘水，往往是将I₂溶于KI溶液中，即可得到浓度较大的碘水，原因是发生了反应：I₂(aq)＋I^－(aq)

I₃^－(aq)。在反应的平衡体系中，c(I₃^－)与温度T的关系如图所示（曲线上的任何一点都表示平衡状态）。

下列说法正确的是
A．该反应的正反应为放热反应
B．A状态与C状态的化学反应速率大小为v(A)＞v(C)
C．D状态时，v_正＞v_逆
D．欲配制浓度较大的氯水，可将氯气通入氯化钾溶液中

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