Question

（14分）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?/p>

（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2 mol CO、3 mol H2和2 mol CH3OH充入容積為2 L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：

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

⑴ 2FeTiO3＋6C＋7Cl2＝2FeCl3＋2TiCl4＋6CO （2分）

⑵① 向逆反應(yīng)方向進(jìn)行（2分）

②t2~t3  （2分）升高溫度 （2分）

（3）①CH3OH-6e－+8OH－=CO32－+6H2O（2分）

②4OH--4e－=O2↑+2H2O （2分） 0.1（2分）

【解析】

試題分析：⑴據(jù)流程圖，鈦鐵礦氯化過程中反應(yīng)物有FeTiO3、C、Cl2、，生成物有FeCl3、TiCl4、CO，然后根據(jù)氧化還原反應(yīng)的配平方法將其配平。

⑵①此時(shí)該反應(yīng)的濃度商Qc＝＞0.27（K），說明反應(yīng)向逆反應(yīng)方向進(jìn)行；

②結(jié)合反應(yīng)[CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)，正反應(yīng)放熱]，并據(jù)圖可確定“t1～t2”是加壓，“t3～t4”是加熱（升高溫度），“t5～t6”是加催化劑；在t2~t3時(shí)間段內(nèi)平衡混合物中的甲醇的含量最高。

⑶①裝置甲為甲醇燃料電池，通入甲醇一極為負(fù)極，先根據(jù)得失電子守恒有CH3OH-6e－――CO32－，再根據(jù)電荷守恒有CH3OH-6e－+8OH―――CO32－，最后根據(jù)原子守恒得CH3OH-6e－+8OH－=CO32－+6H2O。

②裝置乙為電解池，鐵電極為陰極，該極發(fā)生的電極反應(yīng)依次為Cu2++2e－=Cu，2H++2e－=H2↑；石墨為陽極，該極發(fā)生的電極反應(yīng)式依次為2Cl－－2e－=Cl2↑，4OH－－4e－=O2↑+2H2O；據(jù)此可確定在t1后，石墨電極上的電極反應(yīng)式為4OH--4e－=O2↑+2H2O；根據(jù)在t1前發(fā)生的電極反應(yīng)“2Cl－－2e－=Cl2↑”可計(jì)算原混合溶液中NaCl的物質(zhì)的量濃度：。

考點(diǎn)： 本題考查氧化還原反應(yīng)方程的書寫、化學(xué)平衡的移動(dòng)、化學(xué)平衡圖像分析、電極反應(yīng)式的書寫與計(jì)算。