Question

【題目】TiO2和TiCl4均為重要的化工原料，已知：

Ⅰ.TiCl4(g)+O2(g)TiO2(s)+2Cl2(g) ΔH=-175.4kJ/mol

Ⅱ.2C(s)+O2(g)2CO(g) ΔH=-220.9kJ/mol

請回答下列問題：

（1）TiCl4(g)+2CO(g)TiO2(s)+2C(s)+2Cl2(g)的ΔH=___kJ/mol。

（2）t℃時，向10L恒容密閉容器中充入1molTiCl4和2molO2，發(fā)生反應I，4min達到平衡時測得TiO2的物質(zhì)的量為0.2mol。

①反應0~4min末的平均速率v(Cl2)=_，該溫度下K=_（用分數(shù)表示），O2的平衡轉化率=__。

②下列措施，既能加快正反應速率，又能增大O2的平衡轉化率的是_。

A.縮小容器的體積

B.加入催化劑

C.分離出部分TiO2

D.增加O2的濃度

E.減低溫度

F.以上方法均不可以

③t℃時，向10L恒容密閉容器中充入3molTiCl4和一定量的O2，發(fā)生反應I，兩種氣體的平衡轉化率（a%）與起始的物質(zhì)的量之比（TiCl4/O2）的關系如圖1所示：能表示O2的平衡轉化率的曲線為___(填“L1”或“L2”)，M點的坐標為___(用整數(shù)或分數(shù)表示)。

（3）CO是有毒氣體，測定空氣中CO含量常用的方法之一是電化學氣敏傳感器法。其中CO傳感器的工作原理如圖2所示，則工作電極的反應式為___；為減少對環(huán)境造成的影響，用CO和H2可以制備甲醇(CH3OH)，以甲醇為燃料，氧氣為氧化劑，KOH溶液為電解質(zhì)溶液，可制成燃料電池（電極材料為惰性電極）若電解質(zhì)溶液中KOH的物質(zhì)的量為0.8mol，當有0.5mol甲醇參與反應時，電解質(zhì)溶液中溶質(zhì)的主要成分是___(寫化學式)。

Answer 1

【答案】+45.5 0.01mol/(Lmin) 10% F L1 (1，) CO－2e-＋H2O=CO2＋2H+ K2CO3、KHCO3

【解析】

(1)已知Ⅰ. TiCl4(g)+O2(g)TiO2(s)+2Cl2(g) ΔH=-175.4kJ/mol，Ⅱ.2C(s)+O2(g)2CO(g) ΔH=-220.9kJ/mol，用Ⅰ-Ⅱ可得TiCl4(g)+2CO(g)TiO2(s)+2C(s)+2Cl2(g)，根據(jù)蓋斯定律可得，ΔH=-175.4kJ/mol-(-220.9kJ/mol)=+45.5kJ/mol，故答案為：+45.5；

(2)根據(jù)題干信息可知：

①0~4min內(nèi)，用Cl2表示的反應速率，平衡常數(shù)，，故答案為：0.01mol/(Lmin)；；10%；

②A. 縮小容器體積，氣體壓強增大，正反應速率加快，但平衡不移動，O2的平衡轉化率不變，A選項錯誤；

B．加入催化劑，正反應速率加快，但平衡不移動，O2的平衡轉化率不變，B選項錯誤；

C．分離出部分TiO2，正反應速率減慢，平衡正向移動，O2的平衡轉化率增大，C選項錯誤；

D．增加O2的濃度，正反應速率加快，平衡正向移動，但根據(jù)勒夏特列原理，只能削弱不能抵消，O2的平衡轉化率降低，D選項錯誤；

E．減低溫度，正反應速率減慢，平衡正向移動，O2的平衡轉化率增大，E選項錯誤；

綜上，以上方法均不能滿足條件，F正確，答案為：F；

③隨著TiCl4的濃度增加，O2的轉化率越來越大，故曲線L1表示O2的平衡轉化率的曲線，M點表示n(TiCl4/O2)=方程式計量數(shù)之比=1時，TiCl4的轉化率和O2的轉化率相同，即a=1，t℃時，向10L恒容密閉容器中充入3molTiCl4和3molO2的混合氣體時，轉化率相等，有

因為溫度不變，故平衡常數(shù)不變，則，解得x=，M點的坐標為：，故答案為：L1；；

(3)由圖可知，H2SO4做電解質(zhì)溶液，工作電極上CO失去電子轉化為CO2，則電極反應式為CO－2e-＋H2O=CO2＋2H+，以甲醇為燃料，氧氣為氧化劑，KOH溶液為電解質(zhì)溶液，可制成燃料電池（電極材料為惰性電極），甲醇在負極參與反應，根據(jù)元素守恒，當有/span>0.5mol甲醇參與反應時，產(chǎn)生的CO2是0.5mol，與0.8mol氫氧化鉀反應，根據(jù)方程式2KOH+CO2===K2CO3+H2O，K2CO3+CO2+H2O===2KHCO3，可知生成0.3mol的K2CO3和0.2mol的KHCO3，則電解質(zhì)溶液中溶質(zhì)的主要成分是K2CO3和KHCO3，故答案為：CO-2e-+H2O===CO2+2H+；K2CO3和KHCO3。