题目内容
【题目】TiO2和TiCl4均为重要的化工原料，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
请回答下列问题：
（1）TiCl4(g)+2CO(g)
TiO2(s)+2C(s)+2Cl2(g)的ΔH=___kJ/mol。
（2）t℃时，向10L恒容密闭容器中充入1molTiCl4和2molO2，发生反应I，4min达到平衡时测得TiO2的物质的量为0.2mol。
①反应0~4min末的平均速率v(Cl2)=_，该温度下K=_（用分数表示），O2的平衡转化率=__。
②下列措施，既能加快正反应速率，又能增大O2的平衡转化率的是_。
A.缩小容器的体积
B.加入催化剂
C.分离出部分TiO2
D.增加O2的浓度
E.减低温度
F.以上方法均不可以
③t℃时，向10L恒容密闭容器中充入3molTiCl4和一定量的O2，发生反应I，两种气体的平衡转化率（a%）与起始的物质的量之比（TiCl4/O2）的关系如图1所示：能表示O2的平衡转化率的曲线为___(填“L1”或“L2”)，M点的坐标为___(用整数或分数表示)。
（3）CO是有毒气体，测定空气中CO含量常用的方法之一是电化学气敏传感器法。其中CO传感器的工作原理如图2所示，则工作电极的反应式为___；为减少对环境造成的影响，用CO和H2可以制备甲醇(CH3OH)，以甲醇为燃料，氧气为氧化剂，KOH溶液为电解质溶液，可制成燃料电池（电极材料为惰性电极）若电解质溶液中KOH的物质的量为0.8mol，当有0.5mol甲醇参与反应时，电解质溶液中溶质的主要成分是___(写化学式)。
【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)，根据盖斯定律可得，ΔH=-175.4kJ/mol-(-220.9kJ/mol)=+45.5kJ/mol，故答案为：+45.5；
(2)根据题干信息可知：
①0~4min内，用Cl2表示的反应速率
，平衡常数
，
，故答案为：0.01mol/(Lmin)；；10%；
②A. 缩小容器体积，气体压强增大，正反应速率加快，但平衡不移动，O2的平衡转化率不变，A选项错误；
B．加入催化剂，正反应速率加快，但平衡不移动，O2的平衡转化率不变，B选项错误；
C．分离出部分TiO2，正反应速率减慢，平衡正向移动，O2的平衡转化率增大，C选项错误；
D．增加O2的浓度，正反应速率加快，平衡正向移动，但根据勒夏特列原理，只能削弱不能抵消，O2的平衡转化率降低，D选项错误；
E．减低温度，正反应速率减慢，平衡正向移动，O2的平衡转化率增大，E选项错误；
综上，以上方法均不能满足条件，F正确，答案为：F；
③随着TiCl4的浓度增加，O2的转化率越来越大，故曲线L1表示O2的平衡转化率的曲线，M点表示n(TiCl4/O2)=方程式计量数之比=1时，TiCl4的转化率和O2的转化率相同，即a=1，t℃时，向10L恒容密闭容器中充入3molTiCl4和3molO2的混合气体时，转化率相等，有
因为温度不变，故平衡常数不变，则
，解得x=
，M点的坐标为：
，故答案为：L1；；
(3)由图可知，H2SO4做电解质溶液，工作电极上CO失去电子转化为CO2，则电极反应式为CO－2e-＋H2O=CO2＋2H+，以甲醇为燃料，氧气为氧化剂，KOH溶液为电解质溶液，可制成燃料电池（电极材料为惰性电极），甲醇在负极参与反应，根据元素守恒，当有/span>0.5mol甲醇参与反应时，产生的CO2是0.5mol，与0.8mol氢氧化钾反应，根据方程式2KOH+CO2===K2CO3+H2O，K2CO3+CO2+H2O===2KHCO3，可知生成0.3mol的K2CO3和0.2mol的KHCO3，则电解质溶液中溶质的主要成分是K2CO3和KHCO3，故答案为：CO-2e-+H2O===CO2+2H+；K2CO3和KHCO3。
【题目】SO2是一种大气污染物，但它在化工和食品工业上却有广泛应用。某兴趣小组同学对SO2的实验室制备和性质实验进行研究。
(1)甲同学按照教材实验要求设计如图所示装置制取SO2
①本实验中铜与浓硫酸反应的化学方程式是 ______，铜丝可抽动的优点是_______。
②实验结束后，甲同学观察到试管底部出现黑色和灰白色固体，且溶液颜色发黑。甲同学认为灰白色沉淀应是生成的白色CuSO4夹杂少许黑色固体的混合物，其中CuSO4以白色固体形式存在体现了浓硫酸的________性。
③乙同学认为该实验设计存在问题，请从实验安全和环保角度分析，该实验中可能存在的问题是________。
(2)兴趣小组查阅相关资料，经过综合分析讨论，重新设计实验如下(加热装置略)：
实验记录 A 中现象如下：
序号 | 反应温度/℃ | 实验现象 |
1 | 134 | 开始出现黑色絮状物，产生后下沉，无气体产生 |
2 | 158 | 黑色固体产生的同时，有气体生成 |
3 | 180 | 气体放出的速度更快，试管内溶液为黑色浑浊 |
4 | 260 | 有大量气体产生，溶液变为蓝色，试管底部产生灰白色固体，品红溶液褪色 |
5 | 300 | 同上 |
查阅资料得知： 产物中的黑色和灰白色固体物质主要成分为 CuS、Cu2S 和 CuSO4，其中CuS 和 Cu2S为黑色固体，常温下都不溶于稀盐酸，在空气中灼烧均转化为CuO和SO2。
①实验中盛装浓硫酸的仪器名称为 ____________。
②实验记录表明__________对实验结果有影响，为了得到预期实验现象，在操作上应该____________。
③装置C 中发生反应的离子方程式是 ___________________。
④将水洗处理后的黑色固体烘干后，测定灼烧前后的质量变化，可以进一步确定黑色固体中是否一定含有 CuS其原理为__________(结合化学方程式解释)。
