题目内容

党的十八大报告中首次提出“美丽中国”的宏伟目标。节能减排是中国转型发展的必经之路,工业生产中联合生产是实现节能减排的重要措施,下图是几种工业生产的联合生产工艺:

 

请回答下列问题:

(1)装置甲为电解池,根据图示转化关系可知:A为____________(填化学式),阴极反应式为____________。

(2)装置丙的反应物为Ti,而装置戊的生成物为Ti,这两个装置在该联合生产中并不矛盾,原因是_________________________________________________

装置戊进行反应时需要的环境为________(填字母序号)。

A.HCl气体氛围中 B.空气氛围中 C.氩气氛围中 D.水中

(3)装置乙中发生的是工业合成甲醇的反应:CO(g)+2H2(g)??CH3OH(g) ΔH<0。

①该反应在不同温度下的化学平衡常数(K)如下表:

温度/℃

250

350

K

2.041

x

 

符合表中的平衡常数x的数值是________(填字母序号)。

A.0 B.0.012 C.32.081 D.100

②若装置乙为容积固定的密闭容器,不同时间段各物质的浓度如下表:

 

c(CO)

c(H2)

c(CH3OH)

0 min

0.8 mol·L-1

1.6 mol·L-1

0

2 min

0.6 mol·L-1

y

0.2 mol·L-1

4 min

0.3 mol·L-1

0.6 mol·L-1

0.5 mol·L-1

6 min

0.3 mol·L-1

0.6 mol·L-1

0.5 mol·L-1

 

反应从2 min到4 min之间,H2的平均反应速率为________。反应达到平衡时CO的转化率为________。反应在第2 min时改变了反应条件,改变的条件可能是________(填字母序号)。

A.使用催化剂 B.降低温度

C.增加H2的浓度

(4)装置己可以看作燃料电池,该燃料电池的负极反应式为____________ ________________________________________________。

 

(1)Cl2 2H2O+2e-=H2↑+2OH-

(2)进入装置丙的Ti含有的杂质较多,从装置戊中出来的Ti较为纯净 C

(3)①B ②0.3 mol·L-1·min-1 62.5% A

(4)CH3OH+8OH--6e-=CO32—+6H2O

【解析】(1)装置甲为电解饱和NaCl溶液的装置,阳极为Cl-失电子,被氧化为Cl2,阴极水电离的H+得电子,生成氢气和NaOH。

(2)装置丙和装置戊的作用是提纯Ti。装置戊中发生的反应是钠还原TiCl4的反应,而高温条件下钠与氧气反应,需要无氧和无水环境。

(3)①ΔH<0,所以正反应为放热反应,故平衡常数随着温度的升高而降低,x<2.041,而且因为是可逆反应,平衡常数不可能为0。②根据表格中CO或CH3OH的浓度可知y=1.2 mol·L-1,所以反应从2 min到4 min之间,H2的平均反应速率为=0.3 mol·L-1·min-1;4 min时,反应达到平衡,故CO的转化率为×100%=62.5%;0~2 min的反应速率比2~4 min的反应速率小,故2 min时可能使用了催化剂。

(4)装置己是由甲醇、氧气、NaOH溶液构成的燃料电池,负极反应为甲醇在碱性条件下失电子的反应。

 

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