Question

某經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū)將鈦冶煉廠與氯堿廠、甲醇廠組成了一個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈（如圖所示），大大地提高了資源利用率，減少了環(huán)境污染．

請?zhí)顚懴铝锌瞻祝?br />（1）寫出鈦鐵礦經(jīng)氯化得到四氯化鈦的化學(xué)方程式：

 

．
（2）由CO和H₂合成甲醇是放熱的，方程式是：CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g）．
①已知該反應(yīng)在300℃時(shí)的化學(xué)平衡常數(shù)為0.27，該溫度下將2mol CO、3mol H₂和2mol CH₃OH充入容積為2L的密閉容器中，此時(shí)反應(yīng)將

 

（填“向正反應(yīng)方向進(jìn)行”、“向逆反應(yīng)方向進(jìn)行”或“處于平衡狀態(tài)”）．
②下圖1表示合成甲醇反應(yīng)達(dá)到平衡后，每次只改變溫度、壓強(qiáng)、催化劑中的某一條件，反應(yīng)速率υ與時(shí)間t的關(guān)系．其中表示平衡混合物中的甲醇的含量最高的一段時(shí)間是

 

．圖1中t₃時(shí)改變的條件可能是

 

．

（3）某同學(xué)設(shè)計(jì)了一個(gè)甲醇燃料電池，并用該電池電解200mL-定濃度NaCl與CuSO₄混合溶液，其裝置如圖2：
①寫出甲中通入甲醇這一極的電極反應(yīng)式

 

．
②理論上乙中兩極所得氣體的體積隨時(shí)間變化的關(guān)系如丙圖所示（氣體體積已換算成標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積），寫出在t₁后，石墨電極上的電極反應(yīng)式

 

，原混合溶液中NaCl的物質(zhì)的量濃度為

 

 mol/L．（假設(shè)溶液體積不變）

Answer 1

考點(diǎn)：化學(xué)電源新型電池,熱化學(xué)方程式,化學(xué)平衡建立的過程,化學(xué)反應(yīng)速率的影響因素

專題：基本概念與基本理論

分析：（1）流程中的反應(yīng)物FeTiO₃、C、Cl₂，得到的產(chǎn)物是FeCl₃、TiCl₄、CO，據(jù)此來書寫方程式；
（2）①根據(jù)Qc和K之間的關(guān)系來確定化學(xué)反應(yīng)的方向；
②根據(jù)影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素：溫度、濃度、壓強(qiáng)、催化劑等知識結(jié)合圖象來回答；
（3）①在燃料電池的中，負(fù)極上是燃料發(fā)生失電子的氧化反應(yīng)，根據(jù)電解質(zhì)環(huán)境來書寫電極反應(yīng)式；
②根據(jù)電解池的電極反應(yīng)規(guī)律來書寫電解反應(yīng)，結(jié)合電子守恒和離子的量的關(guān)系進(jìn)行計(jì)算．

解答： 解：（1）根據(jù)流程圖判斷：反應(yīng)物FeTiO₃、C、Cl₂，得到的產(chǎn)物是FeCl₃、TiCl₄、CO，鈦鐵礦經(jīng)氯化得到四氯化鈦的化學(xué)方程式為：2FeTiO₃+6C+7Cl₂=2FeCl₃+2TiCl₄+6CO，故答案為：2FeTiO₃+6C+7Cl₂=2FeCl₃+2TiCl₄+6CO；
（2）①該反應(yīng)在300℃時(shí)的化學(xué)平衡常數(shù)為0.27，該溫度下將2mol CO、3mol H₂和2mol CH₃OH充入容積為2L的密閉容器中，此時(shí)Qc=

c(CH3O)

c(CO)?c2(H2)

=

1

1×1．52

＞K，所以反應(yīng)向逆方向移動(dòng)，故答案為：向逆反應(yīng)方向進(jìn)行；
②根據(jù)圖象知道：化學(xué)平衡先是正向移動(dòng)，所以t₂～t₃甲醇的含量在原平衡基礎(chǔ)上會(huì)升高，然后是平衡逆向移動(dòng)，甲醇的含量降低，所以甲醇的含量的最高點(diǎn)是t₂～t₃，在t₃時(shí)刻，正逆反應(yīng)速率均迅速升高，并且平衡逆向進(jìn)行，所以改變的條件是升高溫度，故答案為：t₂～t₃；升高溫度；
（3）①在燃料電池的中，負(fù)極上是燃料發(fā)生失電子的氧化反應(yīng)，在堿性環(huán)境下，甲醇失電子的過程為：CH₃OH-6e^-+8OH^-=CO₃^2-+6H₂O，故答案為：CH₃OH-6e^-+8OH^-=CO₃^2-+6H₂O；
②通甲醇的電極是負(fù)極，所以石墨電極是陰極，該極上發(fā)生的電極反應(yīng)為：4OH^--4e^-=O₂↑+2H₂O，乙中石墨電極為陽極、鐵電極為陰極，開始Cl^-在陽極放電生成氯氣，陰極Cu²⁺放電生成Cu，故圖丙中Ⅰ表示陰極產(chǎn)生的氣體，Ⅱ表示陽極產(chǎn)生的氣體，t₁前電極反應(yīng)式為：陽極2Cl^--4e^-=Cl₂↑，生成氯氣為224ml，物質(zhì)的量為0.01mol，原溶液中氯化鈉物質(zhì)的量為0.02mol，氯化鈉濃度=

0.02mol

0.2L

=0.1mol/L，故答案為：0.1．

點(diǎn)評：本題綜合考查學(xué)生化學(xué)反應(yīng)速率和平衡以及電化學(xué)中原電池、電解池的工作原理知識，注意知識的歸納和整理是解題關(guān)鍵，綜合性強(qiáng)，難度不大．