Question

鈦廠、氯堿廠和甲醇廠組成產(chǎn)業(yè)鏈可以大大提高資源利用率，減少環(huán)境污染．其工業(yè)基本流程如圖所示：

（1）上述流程中的“氯化”反應(yīng)為：2FeTiO₃+6C+7Cl₂=2FeCl₃+2TiCl₄+6CO，反應(yīng)中的還原劑是

 

．
（2）已知：①Mg（s）+Cl₂（g）=MgCl₂（s）△H=-641kJ?mol^-1
②Ti（s）+2Cl₂（g）=TiCl₄（s）△H=-770kJ?mol^-1
則2Mg（s）+TiCl₄（s）=2MgCl₂（s）+Ti（s）△H=

 

．
（3）由CO和H₂合成甲醇的方程式是：CO（g）+2H₂（g）═CH₃OH（g）△H＜0
①已知該反應(yīng)在300℃時的化學平衡常數(shù)為0.27，在容積為2L的密閉容器中，該溫度下測得某時刻的各物質(zhì)的物質(zhì)的量如下：

CO	H2	CH3OH
2mol	3mol	1.0mol

此時反應(yīng)將

 

（填“向正反應(yīng)方向進行”、“向逆反應(yīng)方向進行”或“處于平衡狀態(tài)”）．
②若不考慮生產(chǎn)過程中物質(zhì)的損失，該產(chǎn)業(yè)鏈中每合成96t甲醇，至少需額外補充H₂

 

t．
（4）用甲醇-氧氣堿性（KOH）燃料電池作電源，在800℃～1000℃時電解TiO₂也可制得鈦（如圖所示）．“TiO₂”發(fā)生的電極反應(yīng)式為

 

；該極應(yīng)與燃料電池的

 

（選填“正”或“負”）極相連，

Answer 1

考點：用蓋斯定律進行有關(guān)反應(yīng)熱的計算,化學電源新型電池,化學平衡的影響因素

專題：基本概念與基本理論

分析：（1）從氧化反應(yīng)、還原反應(yīng)的概念出發(fā)，還原劑發(fā)生氧化反應(yīng)，化合價升高，再據(jù)氧化還原反應(yīng)中得失電子相等，可推出化合價升降；
（2）據(jù)蓋斯定律的原理解題；
（3）①據(jù)K和Qc的推斷，K＞Qc平衡正向移動；K＜Qc平衡逆向移動；
②據(jù)化學方程式計算，CO（g）+2H₂（g）═CH₃OH（g）
                           4         32
（4）從圖給氧離子移動，可見有O^2-產(chǎn)生，可寫出電極反應(yīng)式．
根據(jù)由TiO₂→Ti發(fā)生還原反應(yīng)推斷，由電池和電解池中各電極發(fā)生氧化還是還原可求最后一問．

解答： 解：（1）在2FeTiO₃+6C+7Cl₂=2FeCl₃+2TiCl₄+6CO反應(yīng)中，Cl元素價態(tài)降低，7molCl₂共得14mol電子，6molC生成CO失12mol電子，說明FeTiO₃中Fe是+2價，反應(yīng)后生成的FeCl₃中Fe變+3價，失2mol電子，得失電子數(shù)相等，
故答案為：FeTiO₃、C；
（2）①Mg（s）+Cl₂（g）=MgCl₂（s）△H=-641kJ?mol^-1
②Ti（s）+2Cl₂（g）=TiCl₄（s）△H=-770kJ?mol^-1
據(jù)蓋斯定律：①×2-②得：
2Mg（s）+TiCl₄（s）=2MgCl₂（s）+Ti（s）△H=-512kJ?mol^-1，
故答案為：-512 kJ?mol^-1；
（3）①此時的Qc=

0.5

1×1．52

=0.22＜0.27，故答案為：向正反應(yīng)方向進行；
②題目說“至少需額外補充”，可理解為補充的能完全轉(zhuǎn)化．
設(shè)需要H₂的質(zhì)量為mt，則有
    CO（g）+2H₂（g）═CH₃OH（g）
            4         32
            m         96t
m=

4×96t

32

=12t，
故答案為：12；
（4）從圖給氧離子移動，可見有O^2-產(chǎn)生，由TiO₂→Ti發(fā)生還原反應(yīng)，TiO₂得電子被還原成他Ti，O生成O^2-．可寫出TiO₂發(fā)生的電極反應(yīng)式為TiO₂+4e^-=Ti+2O^2-
TiO₂是得電子，與之相連的電池上的電極必須能夠提供電子，也就是失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，發(fā)生氧化反應(yīng)的是負極，
故答案為：TiO₂+4e^-=Ti+2O^2-；負．

點評：（1）利用氧化還原反應(yīng)原理解題時，牢記
氧化劑：升（化合價升高）失（失電子）氧（被氧化、發(fā)生氧化反應(yīng)）
還原劑：降（化合價降低）得（得電子）還（被還原、發(fā)生還原反應(yīng)）
該題屬于起點高落點低的習題，從大型的、復(fù)雜的工業(yè)生產(chǎn)中，找出我們能理解、能解決的問題解答，是近期高考的趨勢．