Question

鈦被譽(yù)為“二十一世紀(jì)的金屬”，用途廣泛．按圖1所示組成的產(chǎn)業(yè)鏈可以大大提高資源利用率并能減少環(huán)境污染．請(qǐng)回答下列問(wèn)題：

（1）已知FeTiO₃中Fe元素的化合價(jià)為+3，鈦鐵礦經(jīng)氯化法得到四氯化鈦的過(guò)程中

 

元素被氧化，每生產(chǎn)1.9kgTiCl₄ 消耗Cl₂在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積為

 

L．
（2）已知：①M(fèi)g（s）+Cl₂（g）═MgCl₂（s）△H=-641kJ?mol^-1
②Ti（s）+2Cl₂（g）═TiCl₄（g）△H=-804kJ?mol^-1
則金屬M(fèi)g還原TiCl₄制取金屬Ti（s）的熱化學(xué)方程式為

 

．
（3）某化學(xué)興趣小組探究外界條件對(duì)合成甲醇反應(yīng)的影響．CO（g）+2H₂（g）

Cu2O/ZnO

CH₃OH（g）△H=-91kJ?mol^-1
①在300℃時(shí)，向體積為1L的密閉容器中加入2mol H₂和1mol CO，CO和CH₃OH（g）的濃度隨時(shí)間變化如圖2所示．則從反應(yīng)開(kāi)始到建立平衡，v（H₂）為

 

；該溫度下CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g）的化學(xué)平衡常數(shù)為

 

（mol?L^-1）^-2．
②在其它條件不變，只改變其中的一個(gè)條件，該小組同學(xué)根據(jù)實(shí)驗(yàn)繪制如下圖象，其中與事實(shí)相符的是為

 

（填序號(hào)）．

（4）電解飽和食鹽水是氯堿工業(yè)的基礎(chǔ)．
①電解飽和食鹽水的離子方程式為為

 

．
②電解時(shí)用鹽酸控制陽(yáng)極區(qū)溶液的pH在2～3，鹽酸的作用為為

 

．（用必要的離子方程式和文字說(shuō)明）

Answer 1

考點(diǎn)：化學(xué)平衡的計(jì)算,熱化學(xué)方程式,化學(xué)平衡的影響因素,電解原理

專題：基本概念與基本理論

分析：（1）從圖示可知氯化時(shí)的反應(yīng)物為FeTiO₃、C、Cl₂，生成物為FeCl₃、TiCl₄、CO，再根據(jù)得失電子和原子守恒即可得出該反應(yīng)的方程式分析計(jì)算判斷；
（2）依據(jù)熱化學(xué)方程式和蓋斯定律計(jì)算得到所需熱化學(xué)方程式；
（3）①依據(jù)化學(xué)平衡三段式列式，計(jì)算消耗濃度、平衡濃度，結(jié)合反應(yīng)速率=

△c

△t

，平衡常數(shù)等于生成物平衡濃度冪次方乘積除以反應(yīng)物冪次方乘積得到；
②依據(jù)化學(xué)反應(yīng)特征和圖象分析方法，結(jié)合平衡移動(dòng)原理分析，先拐先平，溫度、壓強(qiáng)大分析，催化劑改變反應(yīng)速率，不改變化學(xué)平衡；
（4）①電解飽和食鹽水，陽(yáng)極生成氯氣，陰極生成氫氣，溶液中形成氫氧化鈉；
②陽(yáng)極是溶液中氯離子失電子生成氯氣，氯氣和水反應(yīng)生成鹽酸和次氯酸，存在化學(xué)平衡，加入鹽酸，平衡逆向進(jìn)行．

解答： 解：（1）從圖示可知氯化時(shí)的反應(yīng)物為FeTiO₃、C、Cl₂，生成物為FeCl₃、TiCl₄、CO，再根據(jù)得失電子和原子守恒即可得出該反應(yīng)的方程式為：2FeTiO₃+6C+7Cl₂

高溫  .

2TiCl₄+2FeCl₃+6CO，鈦鐵礦經(jīng)氯化法得到四氯化鈦的過(guò)程中Ti、C元素化合價(jià)升高失電子做還原劑被氧化，每生產(chǎn)1.9kgTiCl₄，物質(zhì)的量=

1900g

190g/mol

=10mol，消耗氯氣物質(zhì)的量=

10mol×7

2

=35mol，消耗Cl₂在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積=35mol×22.4L/mol=784L，
故答案為：Ti、C；784；
（2）①M(fèi)g（s）+Cl₂（g）═MgCl₂（s）△H=-641kJ?mol^-1
②Ti（s）+2Cl₂（g）═TiCl₄（g）△H=-804kJ?mol^-1
依據(jù)蓋斯定律計(jì)算，①×2-②得到金屬M(fèi)g還原TiCl₄制取金屬Ti（s）的熱化學(xué)方程式為：2Mg（s）+TiCl₄（g）=2MgCl₂（s）+Ti（s）△H=-478KJ/mol；
故答案為：2Mg（s）+TiCl₄（g）=2MgCl₂（s）+Ti（s）△H=-478KJ/mol；
（3）①在300℃時(shí)，向體積為1L的密閉容器中加入2mol H₂和1mol CO，CO和CH₃OH（g）的濃度隨時(shí)間變化如圖2所示．則從反應(yīng)開(kāi)始到建立平衡，平衡濃度c（CH₃OH）=0.75mol/L，c（CO）=0.25mol/L，達(dá)到平衡時(shí)間為10min，則
               CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g）
起始量（mol/L） 1       2          0     
變化量（mol/L） 0.75    1.5        0.75
平衡量（mol/L） 0.25    0.5        0.75
v（H₂）=

1.5mol/L

10min

=0.15mol/L?min；
平衡常數(shù)K=

0.75

0.25×0．52

=12
故答案為：0.15mol/L?min；12；
②CO（g）+2H₂（g）

Cu2O/ZnO

CH₃OH（g）△H=-91kJ?mol^-1，反應(yīng)是放熱反應(yīng)，
A、圖象中先拐先平，溫度高，溫度越高，平衡逆向進(jìn)行，甲醇物質(zhì)的量減小，故A符合；
B、圖象中先拐先平，壓強(qiáng)大，反應(yīng)是氣體體積減小的反應(yīng)，壓強(qiáng)增大平衡正向進(jìn)行，甲醇物質(zhì)的量增大，故B不符合；
C、依據(jù)平衡移動(dòng)原理可知溫度越高，平衡逆向進(jìn)行，甲醇物質(zhì)的量減小，圖象不符合，故C不符合；
D、加入催化劑加快反應(yīng)速率，縮短達(dá)到平衡的時(shí)間，最后達(dá)到平衡狀態(tài)相同，故D符合；
故答案為：AD；
（4）①電解食鹽水生成NaOH、H₂和Cl₂，反應(yīng)的離子方程式為2Cl^-+2H₂O 

通電  .

2OH^-+H₂↑+Cl₂↑，故答案為：2Cl^-+2H₂O

通電  .

 2OH^-+H₂↑+Cl₂↑；
②陽(yáng)極是溶液中氯離子失電子生成氯氣，氯氣和水反應(yīng)生成鹽酸和次氯酸，存在化學(xué)平衡，Cl₂+H₂O?H⁺+Cl^-+HClO，加入鹽酸，平衡逆向進(jìn)行，減少氯氣在水中的溶解，有利于氯氣逸出；
故答案為：氯氣和水反應(yīng)，Cl₂+H₂O=H⁺+Cl^-+HClO，增大H⁺濃度使平衡逆向進(jìn)行，減少氯氣在水中的溶解，有利于氯氣逸出．

點(diǎn)評(píng)：本題考查了流程分析判斷，熱化學(xué)方程式書(shū)寫，化學(xué)平衡影響因素分析，平衡常數(shù)，反應(yīng)速率概念計(jì)算，電解原理的分析應(yīng)用，圖象分析方法是解題關(guān)鍵，掌握基礎(chǔ)是關(guān)鍵，題目難度中等．