Question

（18分）钛被誉为“二十一世纪的金属”，用途广泛。按下图所示组成的产业链可以大大提高资源利用率并能减少环境污染。请回答下列问题：

（1）已知中FeTiO₃元素的化合价为+3，钛铁矿经氯化法得到四氯化钛的过程中________元素被氧化，每生产1. 9kgTiCl₄消耗Cl₂在标准状况下的体积为________L。

则金属Mg还原TiCl₄制取金属Ti (s)的热化学方程式为___________.
（3）某化学兴趣小组探究外界条件对合成甲醇反应的影响。

①在300℃时，向体积为1L的密闭容器中加入2mol H₂和1mol CO，CO和CH₃OH(g)的浓度随时间变化如图所示。

则从反应开始到建立平衡，v(H₂)为___________ ；
该温度下的化学平衡常
数为___________。
②在其它条件不变，只改变其中的一个条件，该小组同学
根据实验绘制如下图像，其中与事实相符的是为___________（填
序号）。

（4）电解饱和食盐水是氯碱工业的基础。
①电解饱和食盐水的离子方程式为为___________ 。
②电解时用盐酸控制阳极区溶液的pH在2～3，盐酸的作用为为___________。（用必要的离子方程式和文字说明）

Answer 1

（18分）
（1）Ti、C（2分），784（3分）
（2）2Mg（s）+TiCl₄(g)=2MgCl₂(s)+Ti(s) ?H=-478kJ?mol?¹（2分）
（3）①0.15mo?L^-1?min^-1（2分）  12（2分）
②AD（3分）（缺1项扣1分，有错误选项不给分）
（4）①2Cl?+2H₂O H₂↑+Cl₂↑+2OH?（2分）
②Cl₂与H₂O反应：Cl₂+H₂OH⁺+Cl?+HClO，增大H⁺浓度使平衡逆向移动，减少Cl₂在水中的溶解，有利于Cl₂逸出。（2分）

试题分析：（1）根据流程图可知FeTiO₃、C、Cl₂反应生成FeCl₃、TiCl₄、CO，化合价升高的元素为Ti和C，所以Ti和C元素被氧化；1. 9kgTiCl₄消物质的量为：1900g÷190g/mol=10mol，根据FeTiO₃可知生成的FeCl₃和TiCl₄物质的量相等，都是10mol，根据Cl元素守恒Cl₂的物质的量为(30mol+40mol)÷2=35mol，所以消耗Cl₂在标准状况下的体积为：35mol×22.4L/mol=784L。
（2）首先写出金属Mg还原TiCl₄制取金属Ti (s)的化学方程式，并注明状态：2Mg（s）+TiCl₄(g)=2MgCl₂(s)+
Ti(s)，然后根据盖斯定律求焓变，?H=2?H₁—?H₂=-478kJ?mol?¹，可得热化学方程式。
（3）①v(H₂)=v(CH₃OH)=2×0.75mol/L÷10min=0.15mo?L^-1?min^-1；根据三段式进行计算：
CO(g) + 2H₂(g)  CH₃OH(g)
起始浓度(mol?L?¹)    1       2             0 
转化浓度(mol?L?¹)    0.75    1.5            0.75
平衡浓度(mol?L?¹)    0.25    0.5            0.75
则化学平衡常数为：0.75mol/L÷[0.25mol/L×(0.5mol/L )²] =12(mol?L?¹)^-2
② A、CO与H₂生成CH₃OH的反应为放热反应，350℃大于300℃，反应速率加快，平衡向逆反应方向移动，甲醇的物质的量减小，正确；B、该反应正反应方向气体系数减小，所以增大压强平衡向右移动，甲醇的物质的量增大，图像错误；C、该反应为放热反应，350℃大于300℃，反应速率加快，平衡向逆反应方向移动，甲醇的物质的量减小，图像错误；D、催化剂能加快反应速率，但不影响化学平衡，图像正确。    
（4）①电解饱和食盐水生成H₂、Cl₂、NaOH，离子方程式为：2Cl?+2H₂O H₂↑+Cl₂↑+2OH?
②因为阳极生成Cl₂，Cl₂能溶于H₂O且与水反应：Cl₂+H₂OH⁺+Cl?+HClO，加入盐酸控制阳极区溶液的pH在2～3，增大H⁺浓度使平衡逆向移动，减少Cl₂在水中的溶解，有利于Cl₂逸出。