Question

(18分)鈦(Ti)被稱為繼鐵、鋁之后的第三金屬，江西省攀枝花和西昌地區(qū)的釩鈦磁鐵礦儲量十分豐富。如下圖所示，將鈦廠、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。請?zhí)顚懴铝锌瞻祝?/p>

⑴電解食鹽水時，總反應(yīng)的離子方程式_____________________________________。

⑵寫出鈦鐵礦經(jīng)氯化法得到四氯化鈦的化學(xué)方程式：___________________。

⑶已知：①Mg(s) ＋Cl₂(g)＝MgCl₂(s)；ΔH＝－641 kJ·mol^－1

②Ti(s)＋2Cl₂(g)＝TiCl₄(s)；ΔH＝－770 kJ·mol^－1

則2Mg(s)＋TiCl₄(g)＝2MgCl₂(s)＋Ti(s)；ΔH____________________

反應(yīng)在Ar氣氛中進行的理由是____________________。

⑷在上述產(chǎn)業(yè)鏈中，合成192 t甲醇理論上需額外補充H₂__________t（不考慮生產(chǎn)過程中物質(zhì)的任何損失）。

⑸以甲醇、空氣、氫氧化鉀溶液為原料，石墨為電極可構(gòu)成燃料電池。該電池中負極上的電極反應(yīng)式是____________________________________________。

（6）已知2A₂(g)+B₂(g) 2C₃(g)；△H=-a kJ/mol（a ＞0），在一個有催化劑的固定容積的容器中加入2mol A₂和1mol B₂，在500℃時充分反應(yīng)達平衡后C₃的濃度為w mol/L，放出熱量b kJ。

①比較a____________b（填＞、＝、＜）

②此反應(yīng)的平衡常數(shù)表達式為________________________；若將反應(yīng)溫度升高到700℃，反應(yīng)的平衡常數(shù)將_____________（增大、減小或不變）

③能說明該反應(yīng)已經(jīng)達到平衡狀態(tài)的是______。

A．v(C₃)=2v(B₂)                   B．容器內(nèi)壓強保持不變    

C．v逆(A₂)＝2v正(B₂)             D．容器內(nèi)的密度保持不變

 

Answer 1

【答案】

⑴2Cl^－＋2H₂O2OH^－＋H₂↑＋Cl₂↑；

⑵2FeTiO₃＋6C＋7Cl₂2TiCl₄＋2FeCl₃＋6CO；

⑶－512 kJ•mol^－1  防止高溫下Mg（Ti）與空氣中的O₂（或CO₂、N₂）反應(yīng)；    ⑷10；

⑸CH₃OH＋8OH^－－6e^—＝CO₃^2－＋6H₂O   （6） ①＞  ② ，減小③b c

【解析】（1）惰性電極電解飽和食鹽水的生成物是氫氣、氫氧化鈉和氯氣，所以方程式為2Cl^－＋2H₂O2OH^－＋H₂↑＋Cl₂↑。

（2）根據(jù)反應(yīng)物和生成物并依據(jù)守恒法可以得出反應(yīng)的方程式為2FeTiO₃＋6C＋7Cl₂2TiCl₄＋2FeCl₃＋6CO。

（3）根據(jù)蓋斯定律可知，①×2－②即得到反應(yīng)2Mg(s)＋TiCl₄(g)＝2MgCl₂(s)＋Ti(s)，所以反應(yīng)熱是－641 kJ·mol^－1×2＋770 kJ·mol^－1＝－512 kJ•mol^－1。由于鎂或鈦都是金屬，在高溫下易與空氣中的O₂（或CO₂、N₂）反應(yīng)，所以需要在Ar氣氛中進行。

（4）192t甲醇是6×10⁶mol，所以需要CO是6×10⁶mol，氫氣是12×10⁶mol，。根據(jù)（2）中的反應(yīng)可知，同時需要氯氣是7×10⁶mol，則在（1）反應(yīng)中生成的氫氣是7×10⁶mol，所以還需要氫氣是5×10⁶mol，質(zhì)量是10t。

（5）原電池中分解是失去電子的，所以甲醇在負極通入。又因為溶液顯堿性，所以負極反應(yīng)式為CH₃OH＋8OH^－－6e^—＝CO₃^2－＋6H₂O。

（6）①因為是可逆反應(yīng)，所以轉(zhuǎn)化率達不到100％，即a大于b。

②平衡常數(shù)是指在一定條件下，可逆反應(yīng)達到平衡狀態(tài)時，生成物濃度的冪之積和反應(yīng)物濃度的冪之積的比值，所以根據(jù)方程式可知，K＝。由于是放熱反應(yīng)，所以溫度升高，平衡向逆反應(yīng)方向移動，平衡常數(shù)減小。

③在一定條件下，當(dāng)可逆反應(yīng)的正反應(yīng)速率和逆反應(yīng)速率相等時（但不為0），反應(yīng)體系中各種物質(zhì)的濃度或含量不再發(fā)生變化的狀態(tài)，稱為化學(xué)平衡狀態(tài)。速率之比是相應(yīng)的化學(xué)計量數(shù)之比，因此A中的關(guān)系始終是成立，不正確。由于反應(yīng)是體積減小的，所以壓強也是減小，因此B可以說明。C中反應(yīng)速率的方向相反，且滿足速率之比是相應(yīng)的化學(xué)計量數(shù)之比，正確。密度是混合氣的質(zhì)量和容器容積的比值，在反應(yīng)過程中質(zhì)量和容積始終是不變的，D不正確。答案選BC。