《2026年金考卷中考试题汇编45套化学山东专版》

27. (6分)阅读下列资料，并回答问题。
二氧化钛(TiO₂)是一种无毒的白色粉末，作为光催化材料被广泛应用于降解污染物、分解水制氢等领域。
资料一：向TiO₂中加入某些金属元素可以提高其光催化降解性能。我国科研人员制备了Cu - TiO₂复合材料，并比较了它和TiO₂对某污染物的光催化降解性能，实验结果如图(降解率越高，材料的光催化降解性能越强)。

资料二：利用TiO₂催化材料可实现阳光下“一键分解”水分子制氢。当阳光照射时，TiO₂晶体内部激发出光生电子和空穴，水分子在光生电子和空穴作用下分解。但是，光生电子和空穴在晶体内部横冲直撞，绝大多数在百万分之一秒内就会复合湮灭，导致光催化分解水的效率大幅降低。近日，我国科研人员用大小相近的钪离子替代部分钛离子，实现了有序收集光生电子和接收空穴。通过对TiO₂晶体的结构改造，使制氢效率提高15倍，创造了该材料体系的新纪录。
(1)TiO₂中钛元素的化合价是+4。
(2)下列与Cu - TiO₂属于同类材料的是②(填序号)。
①铜 ②玻璃钢 ③钛合金
(3)图中表示Cu - TiO₂复合材料的曲线是a(填“a”或“b”)。图中材料用量达到1.1g时，两种材料的光催化降解性能开始趋于稳定。
(4)掺杂钪改造TiO₂，其目的是提高光催化分解水的效率。
(5)阅读分析以上资料，下列理解正确的是②③(填序号)。
①TiO₂中加入任何元素均可提高其光催化性能
②可通过改变材料的结构，优化材料的性能
③“元素替代”是改变材料性能的一种途径

答案： 27
(1)+4
(2)②
(3)a 1.1
(4)提高光催化分解水的效率
(5)②③
[解题思路]
(1)在化合物中，氧元素通常显-2价。设$TiO_{2}$中钛元素的化合价为x，根据化合物中各元素正负化合价代数和为0，可得$x + (-2) × 2 = 0$，$x = +4$。故$TiO_{2}$中钛元素的化合价是+4。
(2)由资料一可知，$Cu - TiO_{2}$是复合材料。选项中，铜和钛合金属于金属材料；玻璃钢是由玻璃纤维和有机高分子材料复合而成的，属于复合材料。
(3)由资料 可知，向$TiO_{2}$中加入某些金属元素可以提高其光催化性能，所以复合材料的光催化降解性能比$TiO_{2}$强，即表示复合材料的曲线是a。当材料用量达到1.1g时，继续增加材料用量，两种材料的降解率变化都很小，即光催化降解性能开始趋于稳定。
(4)根据资料二可知，“我国科研人员用大小相近的钪离子替代部分钛离子，实现了有序收集光生电子和接收空穴。通过对$TiO_{2}$晶体的结构改造，使制氢效率提高15倍”，掺杂钪改造$TiO_{2}$可提高光催化分解水的效率。
(5)①(×)由资料一可知，向$TiO_{2}$中加入某些金属元素可以提高其光催化性能，并不一定任何元素都能达到该目的。
②(√)资料二中提到，通过对晶体的结构改造，使制氢效率提高15倍，说明可通过改变材料的结构，优化材料的性能。
③(√)资料二中提到，用大小相近的钪离子替代部分钛离子，改变了材料的性能，说明“元素替代”是改变材料性能的一种途径。

28. (11分)“圆梦”小组参观某企业时，发现该企业用到的氢氧化钙都是通过煅烧石灰石制得，他们联想到青岛拥有丰富的贝壳资源，于是在实验室探究用贝壳制取氢氧化钙的可行性。
已知：①贝壳的主要成分是CaCO₃，杂质不与酸反应，且不溶于水。
②CaCO₃ $\xlongequal{高温}$ CaO + CO₂↑。
【任务一】设计制取方案
小组同学设计以贝壳为原料制取Ca(OH)₂的方案如下：
${CaCO_{3}\xrightarrow[①]{高温}CaO\xrightarrow[②]{加水}Ca(OH)_{2}}$
(1)过程②中反应的化学方程式为CaO + H₂O = Ca(OH)₂。
【任务二】测定贝壳中碳酸钙的含量
贝壳中CaCO₃含量足够高，才有利用价值。小组同学利用如图装置粗略测定本地贝壳中CaCO₃含量，实验步骤如下：将贝壳洗净、烘干、磨碎，向烧杯中加入贝壳粉和足量稀盐酸后，记录起始总质量为219.96g；待电子秤示数不再改变时，记录最终总质量为216.00g。

(2)将贝壳磨碎的目的是增大反应物接触面积，使反应更快更充分；反应生成CO₂的质量为3.96g。
(3)请计算贝壳中CaCO₃的质量分数。(根据化学方程式计算，写出计算过程)
【任务三】检验贝壳煅烧后固体成分
(4)CaCO₃的分解程度影响Ca(OH)₂的产量。通过分析贝壳煅烧后固体成分，可判断CaCO₃的分解程度。小组同学进行了如下实验，请完成实验报告。
查阅资料：贝壳煅烧后剩余固体中的杂质不与酸反应，且不溶于水。

【表达与交流】
通过上述探究证明：本地贝壳中碳酸钙含量足够高，且碳酸钙能完全分解生成氧化钙，适合用来制取氢氧化钙。

答案： 28
(1)$CaO + H_{2}O = Ca(OH)_{2}$
(2)增大反应物接触面积，使反应更快更充分 3.96
(3)解：设贝壳中$CaCO_{3}$的质量分数是x。
$CaCO_{3} + 2HCl = CaCl_{2} + H_{2}O + CO_{2}\uparrow$
100 44
$10.00g × x$ 3.96g
$\frac{100}{44} = \frac{10.00g × x}{3.96g}$
$x = 90\%$
答：贝壳中$CaCO_{3}$的质量分数是90%。
(4)稀盐酸 变红
[解题思路]
(2)根据质量守恒定律，化学反应前后物质的总质量不变，因此反应生成$CO_{2}$的质量为$216.00g - 212.04g = 3.96g$。
(4)将贝壳煅烧后，剩余固体中一定含有CaO和不反应的杂质，可能还含有未完全反应的$CaCO_{3}$。由步骤Ⅰ的实验现象“无气泡生成”可知，该步骤中滴加了足量的稀盐酸，且原剩余固体中不含有$CaCO_{3}$。步骤Ⅱ中，滴加酚酞溶液后，溶液会变红，这是因为CaO与水反应生成了显碱性的$Ca(OH)_{2}$。