Question

钛（Ti）被称为继铁、铝之后的第三金属．如图1所示，将钛厂、氯碱厂和甲醇厂组成产业链可以大大提高资源利用率，减少环境污染．

请回答下列问题：
（1）电解食盐水时，总反应的离子方程式

 

．
（2）已知：
①Mg（s）+Cl₂（g）=MgCl₂（s）△H=-641kJ?mol^-1
②Ti（s）+2Cl₂（g）=TiCl₄（s）△H=-770kJ?mol^-1
则2Mg（s）+TiCl₄（s）=2MgCl₂（s）+Ti（s）△H=

 

．
（3）在固定容积为2L的密闭容器中，加入1molCO和2molH₂，发生反应：CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g），n（CH₃OH）与反应时间t的关系如图2所示．
①该反应在温度T₁、T₂下的平衡常数K（T₁）

 

K（T₂）（填“＞”、“＜”或“=”）．
②在温度T₁下，0-t_Amin内H₂的平均反应速度v（H₂）=

 

mol?L^-1（用图中数据表示）
③在温度T₂下，若开始加入CO和H₂的量是原来的2倍，则下列说法正确的是

 

（填字母序号）
a．H₂的平衡转化率降低          
b．CH₃OH（g）的平衡浓度变为n（B）mol?L^-1
c．达到平衡所用时间大于t_Bmin  
d．平衡时混合气体的密度变为原来的2倍
（4）以甲醇、空气、烧碱溶液为原料，石墨为电极可构成燃料电池．该电池中负极的电极反应式为

 

．

Answer 1

考点：化学平衡的计算,用盖斯定律进行有关反应热的计算,原电池和电解池的工作原理

专题：

分析：（1）电解食盐水生成氢氧化钠、氢气与氯气；
（2）依据盖斯定律解答即可；
（3）①由图象可知，温度越高，到达平衡时甲醇的物质的量越小，升高温度平衡向逆反应移动，平衡常数减小；
②根据图中甲醇的浓度变化计算出甲醇的反应速率，进而计算氢气的反应速率；
③容器为恒温恒容容器，CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g）为气体体积减小的反应，加入的量大，平衡右移再次平衡；
（4）甲醇燃料电池中，负极上甲醇失电子发生氧化反应．

解答： 解：（1）电解食盐水生成氢氧化钠、氢气与氯气，离子方程式为2Cl^-+2H₂O

电解  .

2OH^-+H₂↑+Cl₂↑，故答案为：2Cl^-+2H₂O

电解  .

2OH^-+H₂↑+Cl₂↑；
（2）Mg（s）+Cl₂（g）=MgCl₂（s）△H=-641kJ?mol^-1①，
Ti（s）+2Cl₂（g）=TiCl₄（s）△H=-770kJ?mol^-1②，
则①×2-②得：2Mg（s）+TiCl₄（s）=2MgCl₂（s）+Ti（s）故△H=2×（-641kJ?mol^-1）-（-770kJ?mol^-1）=-512kJ?mol^-1；故答案为：-512kJ?mol^-1；
（3）①由图象可知，温度越高，到达平衡时甲醇的物质的量越小，升高温度平衡向逆反应移动，平衡常数减小，故T₁、T₂下的平衡常数K（T₁）＞K（T₂）；
故答案为：＞；
②甲醇的反应速率V（CH₃OH）=

△c

△t

=

n(A) 2

tA

，根据物质的反应速率之比等于计量数之比，故v（H₂）=2V（CH₃OH）=

n(A)

tA

，故答案为：

n(A)

tA

；
③容器为恒温恒容容器，CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g）为气体体积减小的反应，加入的量大，平衡右移再次平衡，
a．平衡右移，H₂的平衡转化率增大，故a错误；
b．加入CO和H₂的量是原来的2倍，CH₃OH（g）的平衡浓度变变大，故b错误；
c．加入CO和H₂的量是原来的2倍，浓度变大，反应速率加快，达到平衡所用时间小于t_Bmin，故C错误；
d．质量变为原来的2倍，而容器体积不变，平衡时混合气体的密度变为原来的2倍，故d正确；
故答案为：d；
（4）该燃料电池中，负极上甲醇失电子和氢氧根离子反应生成碳酸根离子和水，电极反应式为CH₃OH-6e^-+8OH^-═CO₃^2-+6H₂O，
故答案为：CH₃OH-6e^-+8OH^-═CO₃^2-+6H₂O．

点评：本题考查了有关反应热的计算，原电池原理与电解原理，明确物质的量与热量的成正比的关系是解答的关键，难度中等．