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阶段检测卷04 化学反应原理
（考试时间：75 分钟 试卷满分：100 分）
一、选择题（本题共15 小题，每小题3 分，共45 分。每小题只有一项是符合题目要求的）
1．我国航空航天技术走在世界前列，其中化学材料起着重要作用。下列说法错误的是
A．神州十七号载人飞船使用的可充电镉镍电池属于二次电池
B．中国空间站核心舱使用的半导体砷化镓是太阳能电池材料
C．航天员航天服制作材料中的涤纶属于天然有机高分子材料
D．国产飞机
用到的氮化硅陶瓷属于新型无机非金属材料
【答案】C
【解析】可充电镉镍电池能充放电，属于二次电池，A 正确；半导体砷化镓具有良好的半导体性能，是太
阳能电池材料，B 正确；涤纶属于人工合成有机高分子材料，C 错误；氮化硅陶瓷性能优良，属于新型无
机非金属材料，D 正确。
2．常温下，下列各组离子在指定溶液中一定能大量共存的是
A．
的溶液中：
、
、
、
B．
的溶液中：
、
、
、
C．
的溶液中：
、
、
、
D．水电离出来的
的溶液中：
、
、
、
【答案】A
【解析】
的溶液显碱性，
、
、
、
在碱性溶液中能大量共存，A 符
合；
有强氧化性，
有强还原性，二者不能大量共存，B 不符合；
水解，溶液显酸性，而
水解，溶液显碱性，二者相互促进最终生成
沉淀和
气体，二者不能大量共存，C 不符
合；水电离出来的
，说明水的电离受到抑制，溶液可能呈酸性，也可能呈碱性，
在酸性条件下会转化为单质S 和
，所以在酸性条件下，
不能大量共存，D 不符合。
3．为探究电解过程中溶液pH 的变化，某化学兴趣小组设计了如下实验。装置、所得数据结果如下图所
示。电解过程中，充分搅拌使溶液均匀，忽略溶液体积的变化。下列说法错误的是( )
1
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A．0～t1时：4AgNO3＋2H2O=====4Ag＋O2↑＋4HNO3，t1～t2时：2H2O=====2H2↑＋O2↑
B．若进行到t2时刻共有0.224 L 气体(标准状况)产生，则外电路有0.04 mol 电子通过
C．若使用氢氧燃料电池为电源，t1时，理论上负极消耗的气体物质的量为0.005 mol
D．电解到t1时刻，加入1.16 g Ag2O 可使溶液复原
【答案】B
【解析】A．该装置为电解装置，t1时刻前发生反应：4AgNO3＋2H2O=====4Ag＋O2↑＋4HNO3，溶质由
AgNO3变为HNO3，溶液pH 减小，当Ag＋消耗完时，H2O 放电，即t1～t2时刻发生反应：2H2O=====2H2↑
＋O2↑，溶液pH 基本不变，故A 正确；B．进行到t1时银离子被完全还原，溶液的pH 为1，硝酸银溶液中
c(Ag＋)＝0.1 mol·L－1，n(Ag＋)＝0.1 mol·L－1×0.1 L＝0.01 mol，由反应得消耗0.01 mol Ag＋转移0.01 mol 电
子，由得失电子守恒可得，此过程生成氧气的物质的量为n(O2)＝0.002 5 mol，在标准状况下的体积V(O2)
＝0.002 5 mol×22.4 L·mol－1＝0.056 L，t1～t2电解水生成的气体体积为0.224 L－0.056 L＝0.168 L，其中氧
气和氢气体积之比为1 2∶，故电解水生成的氧气体积为0.056 L，氧气的物质的量为n(O2)＝＝0.002 5 mol，
转移0.01 mol 电子，共转移0.02 mol 电子，故B 错误；C．若使用氢氧燃料电池为电源，则氢气与通过电
子的关系为H2～2e－，t1 时，转移0.01 mol 电子，理论上负极消耗氢气的物质的量为0.005 mol，故C 正
确；D．电解到t1时刻，析出了0.01 mol 银、0.002 5 mol 氧气，应加入0.005 mol Ag2O 可使溶液复原，即
加入1.16 g Ag2O 可使溶液复原，故D 正确。
4．NH3(g)和CO2(g)在尿素合成塔中合成CO2(s)是分两步进行的：①2NH3(g)＋CO2(g)
NH2COONH4；
②NH2COONH4
CO2(s)＋H2O(g)。其反应过程的能量变化如图所示，下列说法正确的是( )
A．1 mol NH2COONH4的能量低于1 mol CO2(s)的能量
B．2NH3(g)＋CO2(g
NH2COONH4 ΔH＝ kJ·mol－1
C．选择合适的催化剂，能同时改变反应①②的焓变
D．反应过程中NH2COONH4会有大量累积
【答案】D
【解析】由图知，1 mol NH2COONH4 的能量低于1 mol CO2(s) 和1 mol H2O(g) 的总能量，但1 mol
NH2COONH4的能量不一定低于1 mol CO2(s)的能量，A 错误；由图知，2NH3(g)＋CO2(g)NH2COONH4
为放热反应，则ΔH＝ kJ·mol－1，B 错误；选择合适的催化剂，不能改变反应的焓变，C 错误；由图可知，
Ea1<Ea3，所以反应①大于反应②的速率，故反应过程中NH2COONH4会有大量累积，D 正确。
5．纳米铜的制备流程如下，已知分散剂有利于得到纳米铜。下列说法中正确的是
2
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A．“溶解”温度越高，溶解速度越快，原料利用率越高
B．反应器中发生反应：
C．在反应器中，将B 溶液缓慢滴入A 溶液，并不断搅拌
D．洗涤时用去离子水，目的是减少产品溶解损失
【答案】C
【解析】胆矾加入分散剂去离子水溶解，调节pH=11，制成硫酸铜溶液，再加入N2H4进行还原反应，方程
式为
，经过抽滤，加入去离子水和乙醇进行洗涤，真空干燥得到纳米
铜。“溶解”温度越高，铜离子水解速率越快，原料利用率越低，A 错误；由分析知，反应器中发生反应
为
，B 错误；分散剂有利于得到纳米铜,所以在反应器中，应将B 溶液
缓慢滴入A 溶液，并不断搅拌，可使反应更彻底，原子利用率更高，C 正确；纳米铜不溶于去离子乙醇
中，洗涤时用去离子水，目的是去除纳米铜表面的杂质离子，D 错误。
6．单斜硫和正交硫转化为二氧化硫的能量变化如图，下列说法正确的是( )
A．S(s，单斜)===S(s，正交) ΔH＝－0.33 kJ·mol－1
B．①式表示断裂1 mol O2中的共价键所吸收的能量比形成1 mol SO2中的共价键所放出的能量少297.16 kJ
C．②式表示一个正交硫分子和1 个O2分子反应生成一个SO2分子放出296.83 kJ 的能量
D．单斜硫比正交硫更稳定
【答案】A
【解析】由能量图可知，单斜硫的能量比正交硫的能量高，因此S(s，单斜)===S(s，正交)为放热反应，ΔH
＝－0.33 kJ·mol－1，A 正确，D 错误；①式反应断裂1 mol 单斜硫(s)中的共价键和1 mol O2(g)中的共价键吸
收的能量比形成1 mol SO2(g)中的共价键所放出的能量少297.16 kJ，B 错误；热化学方程式中各物质前的化
学计量数不再表示粒子的数目，只表示物质的“物质的量”，C 错误。
7．在环境和能源备受关注的今天，开发清洁、可再生新能源已成为世界各国政府的国家战略，科学家发
现产电细菌后，微生物燃料电池(MFC)为可再生能源的开发和难降解废物的处理提供了一条新途径。微生
物燃料电池(MFC)示意图如图所示(假设有机物为乙酸盐)。下列说法错误的是( )
3
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A．A 室菌为厌氧菌，B 室菌为好氧菌
B．A 室的电极反应式为CH3COO－－8e－＋2H2O===2CO2＋8H＋
C．微生物燃料电池(MFC)电流的流向为b→a
D．电池总反应式为CH3COO－＋2O2＋H＋===2CO2＋2H2O
【答案】B
【解析】根据装置图可知B 室中氧气参与反应，应为好氧菌，选项A 正确；方程式中电荷和氢原子不守
恒，选项B 错误；MFC 电池中氢离子向得电子的正极移动，即向b 极移动，b 为正极，电流方向是由正极
流向负极，即b→a，选项C 正确；电池的总反应是醋酸根离子在酸性条件下被氧化成CO2、H2O，选项D
正确。
8．下列依据热化学方程式得出的结论正确的是( )
A．若2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g) ΔH＝－483.6 kJ·mol－1，则H2的标准燃烧热为－241.8 kJ·mol－1
B．若C(石墨，s)＝C(金刚石，s) ΔH>0，则石墨比金刚石稳定
C．已知NaOH(aq)＋HCl(aq)===NaCl(aq)＋H2O(l) ΔH＝－57.4 kJ·mol－1，则20.0 g NaOH 固体与稀盐酸完
全中和，放出28.7 kJ 的热量
D．已知2C(s)＋2O2(g)===2CO2(g) ΔHl；2C(s)＋O2(g)===2CO(g) ΔH2，则ΔH1>ΔH2
【答案】B
【解析】燃烧热是在25 ℃、101 kPa 下用1 mol 可燃物完全燃烧生成稳定氧化来进行测定的，因为所给方
程式中水的状态不是液态，所以不能确定氢气的燃烧热数值，故A 错误；物质的能量越低越稳定，由石墨
转化为金刚石为吸热反应，可知石墨的能量低于金刚石的能量，所以石墨比金刚石稳定，故B 正确；中和
热是指稀的强酸强碱溶液发生中和反应生成1mol 水时放出的热量，而氢氧化钠固体溶于水时会放出大量
的热，所以20.0 g NaOH 固体与稀盐酸完全中和时，放出的热量大于28.7 kJ，故C 错误；ΔH1为碳单质完
全燃烧时的反应热，ΔH2为碳单质不完全燃烧时的反应热，燃烧反应为放热反应，所以ΔH 均为负数，所
以ΔH1小于ΔH2，故D 错误。
9．室温时，下列说法正确的是
A．pH=11 的氨水和pH=11 的Na2CO3溶液中，由水电离产生的c(OH-)均为1×10−11 mol·L−1
B．分别把100 mL pH=11 的NaOH 溶液和pH=11 的氨水加水稀释至1 L，所得溶液pH 均为10
C．分别向等体积等pH 的HCl 溶液和 CH3COOH 溶液中加入等浓度的NaOH 溶液，恰好为中性时，消耗
NaOH 溶液的体积相等
D．分别向1 mL pH=3 的盐酸和pH=3 的CH3COOH 溶液中加入少量CH3COONH4固体，两溶液中水的电离
程度均增大
【答案】D
4
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【解析】酸碱均会抑制水的电离，可以水解的盐能促进水的电离。pH=11 的氨水，由水电离出的c(OH－)为
1×10−11mol/L，pH=11 的Na2CO3溶液中，水电离的氢氧根为1×10−3mol/L，A 错误； 氢氧化钠为强碱，100
mL pH=11 的NaOH 溶液加水稀释至1 L，所得溶液pH 为10，氨水是弱电解质，存在电离平衡， pH=11 的
氨水加水稀释至1 L，所得溶液pH>10，B 错误；等浓度等体积的盐酸和醋酸，二者物质的量相等，当分别
加入等物质的量的NaOH 时，盐酸变为氯化钠溶液，溶液显中性，此时醋酸变为醋酸钠溶液，醋酸钠水解
使其溶液呈碱性，因此，若要使醋酸溶液呈中性，必须少加一些氢氧化钠溶液，C 错误；盐酸中加醋酸
钠，两者发生反应生成弱酸醋酸，对水的电离抑制作用减小，水的电离程度增大；向CH3COOH 溶液中加
入少量CH3COONa 固体，会使醋酸的电离平衡逆向移动，pH 增大，对水的电离抑制作用减小，水的电离
程度增大；D 正确。
10．人体血液的正常pH 范围是7.35～7.45，人体血液中酸碱平衡调控机制如图1 所示：
。
已知在体温为37℃时，血液的
，
，
，
，
的电离常数：
，
，乳酸的电离常数：
，血液中
浓度
随溶解在血液中
分压的变化如图2 所示。下列有关叙述不正确的是
A．图2 中
，此时人体血液pH 正常
B．人体血液中存在：
C．人体剧烈运动时，产生的乳酸与
反应产生
，再由肺部排出
D．人体血液处于
状态时，可适当服用小苏打
【答案】B
【解析】选图2 中
线的点
，
＝
5
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×50mmHg=1.5mmol/L，
=30mmol/L，则
=6.10+lg
=7.4，此时人体血液pH
正常，A 正确； 人体血液中还含有其他离子，
不符合电荷守恒，B 错误； 乳酸
的
比碳酸的
大，因此人体剧烈运动时，产生的乳酸与
反应产生
，再由肺部排出，C 正
确；选图2 中
线的点
，
＝
×70mmHg=2.1mmol/L，
=20mmol/L，则
=6.10+lg
＜7.35，即需要调高，可
适当服用小苏打，D 正确。
11．室温下，通过下列实验探究
溶液的性质。下列说法正确的是
实验1：实验测得
溶液
实验2：向溶液中滴加等体积
溶液，pH 由8.6 降为4.8
实验3：向溶液中加入等体积
溶液，出现白色沉淀
实验4：向稀硫酸酸化的
溶液中滴加
溶液至溶液褪色
A．
溶液中
B．
C．由实验3 可得
D．实验4 发生反应的离子方程式为
【答案】C
【解析】
发生两步水解，
、
，且第一步
水解程度大于第二步水解程度，又实验测得0.0100mol L
⋅
−1Na2C2O4溶液c(OH-)=4×10-6mol L
⋅
-1，则
0.0100mol L
⋅
−1Na2C2O4溶液中c(H2C2O4)＜2×10−6mol L
⋅
−1，A 错误；实验2 向溶液中滴加等体积
0.0100mol L
⋅
−1HCl 溶液，生成NaHC2O4和NaCl，pH 由8.6 降为4.8，说明
的电离程度大于水解程
度，故
，
，则
＞Kw，B 错误；实验3 中，
向溶液中加入等体积
溶液，根据溶度积常数 Ksp 的定义，
，由于加入等体积的溶液，稀释后浓度变为原来的一半，即
和
，出现白色沉淀，说明生成了 CaC2O4，因此
，C 正确；实验4 中，向稀硫酸酸化的
溶液中滴加
溶
液至溶液褪色，发生氧化还原反应，正确的离子方程式为：
6
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，D 错误。
12．已知：在标准压强(101 kPa)、298 K 下，由最稳定的单质合成1 mol 物质B 的反应焓变，叫做物质B 的
标准摩尔生成焓，用ΔfHθm(kJ·mol－1)表示。部分物质的ΔfH 有如图所示关系。
H2(g)、N2(g)、O2(g)的标准摩尔生成焓为0。下列有关判断错误的是( )
A．2 mol NO(g)的键能小于1 mol N2(g)与1 mol O2(g)的键能之和
B．合成氨反应的热化学方程式为N2(g)＋3H2(g)
2NH
⇌
3(g) ΔH＝－91.8 kJ·mol－1
C．NH3催化氧化的热化学方程式为4NH3(g)＋5O2(g) ===4NO(g)＋6H2O(g) ΔH＝902 kJ·mol－1
D．NO 与NH3反应的热化学方程式为6NO(g)＋4NH3(g) ===5N2(g)＋6H2O(g) ΔH＝－1 815 kJ·mol－1
【答案】C
【解析】NO(g)的标准摩尔生成焓为91.3 kJ·mol－1，则N2(g)＋O2(g)===2NO(g) ΔH＝182.6 kJ·mol－1>0，由
ΔH＝反应物的总键能－生成物的总键能可知，2 mol NO(g)的键能小于1 mol N2(g)与1 mol O2(g)的键能之
和，A 项正确；已知NH3(g)的标准摩尔生成焓为－45.9 kJ·mol－1，故合成氨反应的热化学方程式为N2(g)＋
3H2(g)
2NH
⇌
3(g) ΔH ＝－91.8 kJ·mol －1 ，B 项正确；由题图可得热化学方程式：①N2(g) ＋O2(g)
===2NO(g) ΔH＝182.6 kJ·mol －1，②N2(g)＋3H2(g)
2NH
⇌
3(g) ΔH＝－91.8 kJ·mol －1，③H2(g)＋O2(g)
===H2O(g) ΔH ＝－241.8 kJ·mol －1 ，根据盖斯定律，由2×①－2×②＋6×③可得4NH3(g) ＋5O2(g)
===4NO(g)＋6H2O(g) ΔH＝－902 kJ·mol－1，由－3×①－2×②＋6×③可得6NO(g)＋4NH3(g)===5N2(g)＋
6H2O(g) ΔH＝－1 815 kJ·mol－1，C 项错误，D 项正确。
13．2023 杭州亚运会上，我国首次使用零碳甲醇作为主火炬塔燃料，实现循环内的零排放，利用
制取
的总反应如下：
一定条件下通入
和
，在恒温
7
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条件下改变压强或恒压
条件下改变温度，达到平衡时甲醇的物质的量分数
的
变化曲线如上图，下列说法正确的是
A．升高温度有利于合成甲醇
B．曲线b 为恒温条件下改变压强的曲线
C．恒压条件下
时，
的平衡转化率为
D．
时，反应条件可能为
【答案】C
【解析】该反应为放热反应，恒压时，升高温度，平衡逆向移动，平衡时，甲醇的物质的量分数减小，故
曲线b 为恒压条件下改变温度的曲线，曲线a 为恒温时改变压强的曲线。该反应为放热反应，升高温度，
平衡逆向移动，不利于合成甲醇，A 错误；由分析可知，曲线b 为恒压条件下改变温度的曲线，B 错误；
列三段式
，
，解a=
，则氢气的平衡转化率为
，C 正确；
时，若是恒压条件下，则温度为
，此时压强为
；或为恒温条件下，温度为
，此时压强为
，D 错误。
14．常温下，将NaOH 溶液滴入某一元酸(HA)溶液中，测得混合溶液的pH 与离子浓度变化关系如图所
示，已知
。下列叙述不正确的是
A．
为
B．滴加NaOH 溶液过程中，
不断减小
C．m 点所示溶液中：
8
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D．n 点所示溶液中：
【答案】B
【解析】根据m 点，
时，pH=4.76，
=
，A 正确；
，滴加NaOH 溶液过程中，
不变，B 错
误；根据电荷守恒
，m 点
，则m 点所示溶液中
，C 正确；根据电荷守恒
，n 点所示溶
液呈酸性，所以
，则
，D 正确。
15．20℃，H2CO3的电离常数为Ka1、Ka2，CaCO3的溶度积常数为Ksp。向25.00mL0.25mol/L 的CaCl2溶液
中滴加0.5mol/LNaHCO3溶液，混合液的pH 与滴加NaHCO3溶液体积的关系如下图所示。该过程中有白色
沉淀生成，但无气泡产生。下列说法错误的是
A．b 点溶液中存在c(
)+c(
)+c(H2CO3)=c(Na+)
B．a 点溶液中存在
=Ka1Ka2×1016
C．b、c 两点间的c(
)·c(Ca2+)为定值
D．若向NaHCO3溶液中加入足量CaCl2固体后，溶液pH 下降
【答案】A
【解析】初始点是氯化钙溶液，pH=7，溶液呈中性，a 点是CaCl2溶液和NaHCO3混合溶液，两者之间没
有发生反应，碳酸氢根离子水解呈碱性，a→b 发生反应2NaHCO3+CaCl2=2NaCl+CaCO3↓+H2CO3，b→c 过
程中pH 已经不再变化。b 点恰好发生反应2NaHCO3+CaCl2=2NaCl+CaCO3↓+H2CO3，根据物料关系，c(
)+c(
)+c(H2CO3)＜c(Na+)，A 错误；a 点处pH=8，则c(H+)=1×10-8mol/L，
=
9
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=
= Ka1Ka2×1016，B 正确；c(
)·c(Ca2+)=
=
，b→c 过程中pH 已经不再变化，c(H+)不变，温
度也不变，
均为定值，则c(
)·c(Ca2+)为定值，故C 正确；NaHCO3溶液中的碳酸氢
根存在电离平衡
，向其中加入足量CaCl2固体后，钙离子结合碳酸根，促进碳酸氢根电
离平衡正向移动，则酸性增强，pH 下降，故D 正确。
二、非选择题（本题包括4 小题，共55 分）
16．（14 分）亚硫酸钠是一种食品添加剂、防腐剂。
(1)某次实验需要配制450mL0.2mol·L-1的亚硫酸钠溶液。
①实验中需要用托盘天平称取 g 亚硫酸钠。
②配制过程中需要使用图I 中的 (填仪器名称)，定容时若视线如图Ⅱ所示，则对配制结果的影响情
况是 (填“偏大”“偏小”或“无影响”)。
(2)亚硫酸钠在存放中可被空气氧化。检验亚硫酸钠样品溶液已经变质的实验方法是 (简要与出实验
方案及现象)。
(3)为了测量亚硫酸钠样品的纯度，某同学取25.00mL 上述配制的亚硫酸钠样品溶液加入锥形瓶中，然后用
0.1mol·L-1的酸性KMnO4标准溶液滴定。
①滴定方法如图 (填“a”或“b”)所示，滴定终点时的标志是 。
②下表记录的是三次平行实验的数值，其中第三次滴定结束时读数如图c，则V= ，Na2SO3样品的
纯度为 。
实验序
号
待测溶液体积/mL
标准溶液开始时读数/mL
滴定结束时的读数/mL
1
25.00
0.20
19.21
10
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2
25.00
19.21
38.20
3
25.00
0.10
V
【答案】(1) 12.6（2 分） 玻璃棒、烧杯 （2 分） 偏小（2 分）
(2)向样品溶液中加入足量盐酸及
，仍有白色沉淀生成，则说明有
生成，
已经变质了（2
分）
(3) a（2 分） 当滴入最后半滴酸性
标准溶液时，溶液由无色变为浅红色且在
内不变
色 20.10 （2 分） 95%（2 分）
【分析】用高锰酸钾标准液滴定亚硫酸钠，测其纯度，利用氧化还原反应的滴定原理，高锰酸钾本身有颜
色，则不需要指示剂，当滴入最后半滴酸性
标准溶液时，溶液由无色变为浅红色且在
内不变
色，即可判定滴定终点，通过消耗高锰酸钾的体积，进而求得亚硫酸钠的纯度。
【解析】（1）①由于没有
规格的容量瓶，故实际配制的是
溶液，需要
质量为
；
②配制过程中需要使用玻璃棒、烧杯；图Ⅱ表示仰视，这会导致定容时水加多了，从而使所配溶液浓度偏
小；
（2）由于被氧化后有
生成，故可用
、
检验，即向样品溶液中加入足量盐酸及
，仍
有白色沉淀生成，则说明有
生成，
已经变质了。
（3）①取用
溶液时，应使用酸式滴定管，故相应滴定方式为a；滴定终点时溶液中有少量
，因此滴定终点时的标志是当滴入最后半滴酸性
标准溶液时，溶液由无色变为浅红色且在
内不
变色；
②观察所给示意图可知
；三次实验所用标准溶液体积分别为
，舍去
，消耗标准溶液体积的平均值为
。由电子守恒得：
，
，
样品的纯度为
。
17．（14 分）利用含锌废料(主要成分是氧化锌，含有少量铁、铝、铜、锰等金属氧化物或盐)制备氯化锌
的一种工艺流程如下：
11
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(1)为了提高盐酸浸取效率，可采取的措施有 (写一点)。
(2)浸取温度不宜超过60℃，原因是①减少盐酸的挥发、② 。
(3)为优化工艺流程，盐酸浸取后直接进行高锰酸钾氧化除杂。结合下列图表选择浸取工艺最佳pH 范围为
___________(填标号)。
金属禽子
开始沉淀的pH(
mol·L
)
沉淀完全的pH(
mol·L
)
6.8
8.3
3.7
4.7
1.8
2.8
5.2
6.7
8.6
10.1
6.7
8.2
A．1.5~2.0
B．2.0~3.0
C．3.0~4.0
D．4.5~5.0
(4)滤渣的主要成分有
、 和
，该工艺中去除锰的离子方程式为 。
(5)最适宜使用的还原剂是 。
(6)氯化锌溶液在蒸发浓缩过程中如操作不当将有碱式盐
生成，该反应方程式为 ，
产品中
含量与蒸发温度关系如图所示，工艺要求
含量不超过2.30%，可以提高蒸发
速率、降低产品中
含量的方法是 。
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【答案】(1)将固体废料粉碎、适当加热、搅拌等（2 分）
(2)降低
的水解程度，防止生成氢氧化锌（2 分）
(3)D（2 分）
(4)
（1 分）
（2 分）
(5)单质锌（1 分）
(6)
（2 分） 减压蒸发，控制温度不超过300℃（2 分）
【解析】含锌废料先用盐酸浸取，加入高锰酸钾进行氧化除杂将铁氧化为高价态的氢氧化物沉淀，加入还
原剂将铜还原为单质除掉，得到较纯净的氯化锌，最后进行蒸发浓缩、冷却结晶得到氯化锌固体。（1）
为了提高盐酸浸取效率，可采取的措施有将固体废料粉碎、适当加热等；
（2）升高温度促进锌离子水解，浸取温度不宜超过60℃，原因是减少盐酸的挥发、降低Zn2+的水解程
度，防止生成氢氧化锌；
（3）浸取的目的是要将Fe3+和Al3+变为氢氧化物，而Zn2+不能沉淀，根据表格中的数据结合坐标图锌离
子浸出率可知，应该调pH 的范围是4.5~5.0；故选D；
（4）根据上述分析，滤渣的主要成分为
、Al(OH)3和
，该工艺中去除锰的原理为锰离子和
高锰酸钾发生归中反应生成二氧化锰，锰离子化合价由+2 变为+4、高锰酸根离子中锰化合价由+7 变为
+4，结合电子守恒，离子方程式为
；
（5）考虑到不能带入新的杂质，故最合适的还原剂是单质锌；
（6）氯化锌溶液在蒸发浓缩过程中如操作不当将有碱式盐
生成，该反应方程式为
，根据图像，要控制含量不超过2.30%，降低产品中含量的方法有减压蒸
发，控制温度不超过300oC。
18．（14 分）I．利用CO2合成淀粉是实现碳中和的有效途径，其成果已经被我国科学家发表在Nature 杂
志上。其涉及的关键反应如下：已知：
CO
①
2(g)+3H2(g)
CH3OH(g)+H2O(g) ∆H
CO(g)+2H
②
2(g)
CH3OH(g) ∆H=-99kJ∙mol-1
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CO
③
2(g)+H2(g)
CO(g)+H2O(g) ∆H=+41kJ∙mol-1
(1)反应①中∆H = ；该反应的自发条件是 (填“高温自发”“低温自发”或“任何温度下都
自发”)。
(2)对于反应①CO2(g)+3H2(g)
CH3OH(g)+H2O(g)，
，
。其中
、
分别为正逆反应速率常数，p 为气体分压，(分压=物质的量分数×总
压)。
①升高温度，
(填“变大”“变小”或“不变”)。
在540K 下，按初始投料比
、
、
，得到不同压强
条件下CO2的平衡转化率关系图：
②比较a、b、c 各曲线所表示的投料比大小顺序为 (用字母表示)。
③计算540K 下压强平衡常数Kp= (MPa)-2(用分压代替浓度)。
Ⅱ．若以
(g)为燃料设计原电池，其反应原理如图所示。请回答下列问题：
(3)该电池中电极a 是 极(填“正”或“负”)。
(4)该电池的b 极反应式为 。
【答案】(1) -58 kJ∙mol-1 (2 分) 低温自发(2 分)
(2) 变小(2 分) a＜b＜c (2 分)
(2 分)
(3)负(2 分)
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(4)O2 + 4e- + 2H2O = 4OH-(2 分)
【解析】运用盖斯定律进行焓变的计算，根据反应进行判据
判断反应发生的条件。建立
、
与K 之间的关系式进行有关计算。图像分析选特殊点进行三段式数据的处理。根据浓度平衡常数表达式
迁移到压强平衡常数表达式再把相关数据带入进行计算。根据原电池的工作原理，确定电池的正负极，结
合周围环境写出对应的电极反应式。（1）运用盖斯定律将②+③得①CO2(g)+3H2(g)
CH3OH(g)
+H2O(g) ∆H=-99kJ∙mol-1+41kJ∙mol-1=-58 kJ∙mol-1
反应①是气体分子总数减小的反应所以
反应若自发进行则满足
，所以反应应在
低温下进行。故答案为-58 kJ∙mol-1；低温反应
（2）①从题中所给信息可知
，当
时
。反应达到平衡。
反应①为放热反应温度升高，反应逆向进行，化学平衡常数减小，所以
变小。故答案为：变小
②CO2(g)+3H2(g)
CH3OH(g)+H2O(g)根据增大一种反应物的用量可提高另一种反应物的转化率。所以增
大H2的用量可提高的CO2平衡转化率，所以初始投料比越大，CO2平衡转化率越小。分析图像可知压强温
度一定时，CO2平衡转化率转化率：a>b>c, 所以初始投料比: a＜b＜c。故答案为：a＜b＜c
540K
③
不同压强下的压强平衡常数是一样的。故选择图像中的N 点数据来进行计算。从N 点数据可知压
强为2 Mpa，CO2平衡转化率为20%，初始投料比为1：1。假设CO2起始量为1mol，则H2起始量为1mol;
平衡时n(总)=0.8+0.4+0.2+0.2=1.6mol, CO2物质的量分数为
；H2物质的量分数为
；CH3OH 物质的量分数为
；H2O 物质的量分数
；
故答案为
（3）原电池中负极还原剂失电子发生氧化反应，正极氧化剂得电子发生还原反应。所以
为燃料设
计原电池时
作还原剂，氧气作氧化剂，所以通入
的电极a 为负极，通入氧气的电极为正
极。故答案为：负
（4）b 电极为正极，氧气得电子发生还原反应。因在碱性介质中，所以氧气得电子生成氢氧根，电极反应
式为O2 + 4e- + 2H2O = 4OH-,故答案为：O2 + 4e- + 2H2O = 4OH-。
19．（13 分）丙烷脱氢制丙烯是较为理想的丙烯生产渠道。
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(1) 丙烷直接催化脱氢
在PdC2N 催化剂作用下，丙烷直接脱氢制丙烯反应历程中的相对能量变化如图1 所示(*表示催化剂表面吸
附位点，如*C3H8表示吸附在催化剂表面的C3H8)。
① 丙烷直接催化脱氢制丙烯反应C3H8(g)===C3H6(g)＋H2(g)的ΔH＝________kJ·mol－1。
② 该反应历程共分五步，其中速率控制步骤为第________步。
③ 研究表明，实际生产中除使用PdC2N 催化剂外，还需控制反应温度在480 ℃。选择温度为480 ℃的原
因是________。
(2) CO2氧化丙烷脱氢
600 ℃下，将不同组分的原料混合气以相同流速通过装有催化剂的反应床，测得C3H8转化率和C3H6选择性
[C3H6 选择性＝×100%]随时间的变化关系如图2 所示，图中A、B 分别代表n(C3H8)∶n(CO2)∶n(N2)＝1 2 7
∶∶、
n(C3H8)∶n(N2)＝1 9∶的两种原料气。
① 随着反应的进行，4 h 前A 组分原料气中C3H8转化率和C3H6选择性均有所提升，且在反应床出口检测
到CO。研究表明，CO2氧化丙烷脱氢经历了以下两个反应：
Ⅰ. C3H8⇌C3H6＋H2；Ⅱ. ______________________________(填化学方程式)。
② 反应进行至4 h 后，B 组分原料气的反应几乎无法进行，而A 组分原料气的反应仍保持相对优异的稳定
性，其可能原因是______________________________________________。
(3) 丙烷燃料电池脱氢
一种质子导体燃料电池采用PSNT 材料作阳极催化层，在阳极侧注入燃料气C3H8，阴极侧直接暴露于空气
中，在650 ℃下可实现丙烷高效脱氢制丙烯，装置如图3 所示。
图3
① 电池工作时，负极发生主要反应的电极反应式为________。
② 与CO2氧化丙烷脱氢相比，丙烷燃料电池脱氢制丙烯工艺的优点是_______________。
【答案】(1)
①＋123.21(2 分)
② 四或4(1 分)
③ 该温度下催化剂的活性较高，反应速率较快，丙烯的产率较高(2 分)
(2)
CO
①
2＋H2⇌CO＋H2O(2 分)
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② 丙烷直接脱氢时发生副反应生成积碳覆盖在催化剂表面上，阻碍了反应的进行。而在CO2氧化丙烷脱
氢时，CO2能发生反应CO2＋C=====2CO，及时消除积碳(2 分)
(3)
C
①
3H8－2e－===C3H6＋2H＋(2 分)
② 反应物空气廉价易得，且在制备丙烯的同时可获得电能(2 分)
【解析】(1)
①丙烷直接催化脱氢制丙烯反应，观察反应历程可知ΔH＝＋123.21 kJ·mol－1。② 化学反应
速率由慢反应决定，反应的能垒越大，反应速率越慢，控速步骤就是能垒最大的步骤，由题图可知第四步
所需能垒最大，故速率控制步骤为第四步。③ 选择480 ℃的原因是该温度下催化剂的活性较高，反应速
率较快。(2)
①随着反应的进行，且反应床出口检测到CO，CO2氧化丙烷脱氢总反应为 C3H8＋CO2⇌C3H6
＋CO＋H2O, 由此可知反应Ⅱ为CO2＋H2⇌CO＋H2O。② 反应进行至4 h 后，B 组分原料气的反应几乎无
法进行，而A 组分原料气的反应仍保持相对优异的稳定性，其可能原因是丙烷直接脱氢时发生副反应生成
积碳覆盖在催化剂表面上，阻碍了反应的进行，而在CO2氧化丙烷脱氢时，CO2能与C 发生反应生成CO，
及时消除积碳。(3)
①该装置是实现丙烷高效脱氢制丙烯，负极发生主要反应C3H8失去电子生成C3H6。②
与CO2氧化丙烷脱氢相比，丙烷燃料电池脱氢制丙烯工艺的优点是反应物空气廉价易得，且在制备丙烯的
同时可获得电能。
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