题目内容
（2012?东城区模拟）某小组根据工业生产原理设计如下转化关系，以获取烧碱和金属钛（Ti）．
（1）燃料电池中通入氧气的电极是
（2）如上图所示，理论上加入Ⅱ中的TiO2和焦炭的物质的量之比是
（3）根据Ⅲ中合成甲醇的反应，该小组保持温度不变，在两个相同的恒容密闭容器中进行实验，有关实验数据如下：
①P1
②实验Ⅰ条件下合成甲醇的热化学方程式是
（1）燃料电池中通入氧气的电极是
正
正
（填“正”或“负”）极，电极反应式是O2+4e-+2H2O=4OH-
O2+4e-+2H2O=4OH-
；用该电池电解饱和食盐水，若消耗32g甲醇，理论上Ⅰ中可生成NaOH6
6
mol．（2）如上图所示，理论上加入Ⅱ中的TiO2和焦炭的物质的量之比是
1：2
1：2
；由TiCl4得到金属Ti的化学方程式是4Na+TiCl4
4NaCl+Ti
| ||
| 550°C |
4Na+TiCl4
4NaCl+Ti
．
| ||
| 550°C |
（3）根据Ⅲ中合成甲醇的反应，该小组保持温度不变，在两个相同的恒容密闭容器中进行实验，有关实验数据如下：
| 实验编号 | T/℃ | 平衡时压强P/MPa | 起始用量/mol | 平衡时CO的转化率 | 放出热量/kJ | |
| n（H2） | n（CO） | |||||
| Ⅰ | 250 | 2 | 20 | 10 | 90% | a |
| Ⅱ | 250 | P1 | 40 | 20 | c | b |
＜
＜
4MPa（填“＞”、“＜”或“=”）；②实验Ⅰ条件下合成甲醇的热化学方程式是
CO（g）+2H2（g）
CH3OH（g）?△H=-
kJ?mol-1
| 250°C |
| 2MPa |
| a |
| 9 |
CO（g）+2H2（g）
CH3OH（g）?△H=-
kJ?mol-1
．| 250°C |
| 2MPa |
| a |
| 9 |
分析：（1）燃料电池中燃料在负极得到电子发生氧化反应，氧气在正极发生还原反应；依据电子守恒计算得到；
（2）依据转化流程中反应物和产物分析，利用已知守恒配平书写化学方程式；
（3）①合成甲醇反应为2H2+CO=CH3OH，反应前后气体压强减小，相同条件气体压强之比等于物质的量之比，反应是可逆反应实验Ⅱ相当于两个反应Ⅰ平衡叠加，压强增大，平衡正向进行；
②分析图表数据，反应的一氧化碳物质的量为9mol，放热aKJ；1mol一氧化碳反应放热
KJ，依据热化学方程式标注物质聚集状态和对应焓变写出．
（2）依据转化流程中反应物和产物分析，利用已知守恒配平书写化学方程式；
（3）①合成甲醇反应为2H2+CO=CH3OH，反应前后气体压强减小，相同条件气体压强之比等于物质的量之比，反应是可逆反应实验Ⅱ相当于两个反应Ⅰ平衡叠加，压强增大，平衡正向进行；
②分析图表数据，反应的一氧化碳物质的量为9mol，放热aKJ；1mol一氧化碳反应放热
| a |
| 9 |
解答：解：（1）燃料电池中燃料在负极得到电子发生氧化反应，氧气在正极发生还原反应，电极反应为：O2+4e-+2H2O=4OH-；用该电池电解饱和食盐水，若消耗32g甲醇物质的量为1mol，依据甲醇电极反应计算物质转移，电极反应为CH3OH+6OH--6e-=CO2+5H2O，1mol甲醇反应电子转移6mol，根据电子守恒，电解饱和食盐水反应2NaCl+2H2O
2NaOH+H2↑+Cl2↑，电子转移2mol，生成2molNaOH，所以理论上Ⅰ中可生成NaOH物质的量6mol，
故答案为：正；O2+4e-+2H2O=4OH-；6；
（2）理论上加入Ⅱ中的TiO2和焦炭发生的反应是生成钛和一氧化氮，反应的化学方程式为：TiO2+2C=Ti+2CO，TiO2和焦炭的物质的量之比为1：2；由TiCl4得到金属Ti的化学方程式是：4Na+TiCl4
4NaCl+Ti，
故答案为：1：2；4Na+TiCl4
4NaCl+Ti；
（3）①合成甲醇反应为2H2+CO=CH3OH，反应前后气体压强减小，依据起始量分析，实验Ⅱ可以看做两个实验Ⅰ平衡叠加，相当于增大压强，平衡正向进行，平衡状态压强小于4MPa，
故答案为：＜；
②分析图表数据，反应的一氧化碳物质的量为9mol，放热aKJ；1mol一氧化碳反应放热
KJ，反应的热化学方程式为：CO（g）+2H2（g）
CH3OH（g）?△H=-
kJ?mol-1，
故答案为：CO（g）+2H2（g）
CH3OH（g）?△H=-
kJ?mol-1．
| ||
故答案为：正；O2+4e-+2H2O=4OH-；6；
（2）理论上加入Ⅱ中的TiO2和焦炭发生的反应是生成钛和一氧化氮，反应的化学方程式为：TiO2+2C=Ti+2CO，TiO2和焦炭的物质的量之比为1：2；由TiCl4得到金属Ti的化学方程式是：4Na+TiCl4
| ||
| 550°C |
故答案为：1：2；4Na+TiCl4
| ||
| 550°C |
（3）①合成甲醇反应为2H2+CO=CH3OH，反应前后气体压强减小，依据起始量分析，实验Ⅱ可以看做两个实验Ⅰ平衡叠加，相当于增大压强，平衡正向进行，平衡状态压强小于4MPa，
故答案为：＜；
②分析图表数据，反应的一氧化碳物质的量为9mol，放热aKJ；1mol一氧化碳反应放热
| a |
| 9 |
| 250°C |
| 2MPa |
| a |
| 9 |
故答案为：CO（g）+2H2（g）
| 250°C |
| 2MPa |
| a |
| 9 |
点评：本题考查了原电池原理的分析判断，电极反应的书写方法和电子守恒的计算应用，依据流程图分析书写化学方程式，化学耦合的分析应用，热化学方程式的书写方法，题目难度中等．
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