Question

【題目】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(qǐng)?zhí)顚懴铝锌瞻祝?/span>

（1）電解飽和食鹽水的離子方程式 。若用石墨作電極電解500 mL飽和食鹽水，當(dāng)兩極共收集到標(biāo)準(zhǔn)狀況下的氣體1.12 L（不考慮氣體的溶解）時(shí)，所得溶液的pH為 （假設(shè)反應(yīng)前后溶液體積不變）。

（2）寫出鈦鐵礦經(jīng)氯化得到四氯化鈦的化學(xué)方程式： 。

（3）由CO和H2合成甲醇的方程式是：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 （填字母編號(hào)）

A.向正反應(yīng)方向進(jìn)行 B.向逆反應(yīng)方向進(jìn)行 C.處于平衡狀態(tài)

②若不考慮生產(chǎn)過程中物質(zhì)的任何損失，該產(chǎn)業(yè)鏈中每合成19.2 t甲醇，至少需額外補(bǔ)充H2 t。

（4）用甲醇-空氣堿性（KOH）燃料電池作電源電解精煉粗銅（含鐵、鋅等雜質(zhì)，如圖），在接通電路一段時(shí)間后純Cu質(zhì)量增加6.4 g。

請(qǐng)寫出電解精煉過程中雜質(zhì)參加的一個(gè)電極反應(yīng)： 。

②燃料電池正極消耗氧氣的體積是 （標(biāo)準(zhǔn)狀況）。

（5）氫氣是合成氨氣的重要原料。

已知：4NH3（g）+5O2（g）=4NO（g）+6H2O（g） △H= －908 kJ·mol－l

N2（g）+O2（g）=2NO（g） △H=+180kJ·mol－l

寫出氨氣被一氧化氮氧化生成氮?dú)夂蜌鈶B(tài)水的熱化學(xué)方程式： 。

Answer 1

【答案】⑴2Cl-+2H2O2OH－+H2↑+Cl2↑（不寫條件扣1分）13

（2）2FeTiO3＋6C＋7Cl2＝2FeCl3＋2TiCl4＋6CO

（3）①向逆反應(yīng)方向進(jìn)行②1.0

（4）①Zn-2e－=Zn2＋（或者Fe-2e－=Fe2＋）（1分）②1.12L

（5）4NH3（g）+6NO（g）＝5N2（g）+6H2O（g）△H=－1808kJ·mol－1（完全正確得分）

【解析】

試題分析：（1）電解飽和食鹽水的離子方程式為2Cl-+2H2O2OH－+H2↑+Cl2↑。若用石墨作電極電解500 mL飽和食鹽水，當(dāng)兩極共收集到標(biāo)準(zhǔn)狀況下的氣體1.12 L（不考慮氣體的溶解）時(shí)，物質(zhì)的量是1.12L÷22.4L/mol＝0.05mol，其中氫氣和氯氣均是0.025mol，因此生成的氫氧化鈉是0.05mol，濃度是0.05mol÷0.5L＝0.1mol/L，所以所得溶液的pH為13。

（2）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，則鈦鐵礦經(jīng)氯化得到四氯化鈦的化學(xué)方程式為：2FeTiO3＋ 6C＋7Cl2＝2FeCl3＋2TiCl4＋6CO；

（3）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2 mol CO、3 mol H2和2 mol CH3OH充入容積為 2 L的密閉容器中，Qc=1/（1×1.5×1.5）＝0.44＞K，此時(shí)反應(yīng)將向逆反應(yīng)方向進(jìn)行；

②由方程式CO（g）+2H2（g）CH3OH（g）、2FeTiO3+6C+7Cl22FeCl3+2TiCl4+6CO、2NaCl+2H2O2NaOH+H2↑+Cl2↑得如下關(guān)系式：6CH3OH→6CO→7Cl2→7H2，而6CH3OH→12H2，故每生產(chǎn)6molCH3OH（192g）需額外補(bǔ)充5molH2（10g），則生產(chǎn)19.2t甲醇，至少需額外補(bǔ)充1.0t氫氣；

（4）①電解精煉過程中雜質(zhì)參加的一個(gè)電極反應(yīng)為Zn-2e－=Zn2＋（或者Fe-2e－=Fe2＋）；

②電解精煉粗銅時(shí)，陰極電極反應(yīng)為：Cu2++2e-=Cu，當(dāng)生成6.4g純銅，至少轉(zhuǎn)移電子0.2mol，燃料電池的正極反應(yīng)為：3O2+12e-+6H2O=12OH-，轉(zhuǎn)移電子0.2mol，消耗氧氣0.05mol，在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積為1.12L。

（5）已知：①4NH3（g）+5O2（g） =4NO（g）+6H2O（g） △H= －908 kJ·mol－l

②N2（g）+O2（g）=2NO（g） △H=+180kJ·mol－l

則根據(jù)蓋斯定律可知①－②×5即得到氨氣被一氧化氮氧化生成氮?dú)夂蜌鈶B(tài)水的熱化學(xué)方程式為4NH3（g）+6NO（g）＝5N2（g）+6H2O（g） △H=－1808kJ·mol－1。