题目内容

（12分）氯碱工业是高耗能产业，为了提高原料的利用率，将电解的Y气体作为燃料电池燃料，为电解池供电；X气体作为钛的冶炼原料，在这种工艺设计中，相关物料的传输与转化关系如下图所示，其中氯碱工业装置中的电极未标出，所用的离子交换膜只允许阳离于通过。

(1)①上图中的节能型氯碱工业部分，X、Y分别是      、        (填化学式)，分析比较图示中NaOH质量分数a％与b％的大小                                ；

②写出燃料电池B中正极上发生的电极反应：                                ；

(2)写出钛铁矿经氯化法得到四氯化钛的化学方程式                                ；

(3) TiCl4暴露在潮湿空气中冒白烟，白烟主要为白色的二氧化钛的水合物H2TiO3，写出该反应的化学方程式                               ；

(4)已知：①Mg(s)+Cl2(g)=MgCl2(s)  △Ｈ=－641kJ·mol－1。

  ②1/2Ti(s)+ Cl2(g) =1/2TiCl4(1) 　　△Ｈ=－385 kJ·mol－1。

  则2Mg(s)＋TiCl4(1)＝2MgCl2(s)＋Ti(s)的反应热为        

 

【答案】

(1)① Cl2    H2     a％小于b％

②O2+4e一+2H2O=4OH一

(2)2FeTiO3+6C+7Cl2   2FeCl3+2TiCl4+6CO

(3)TiCl4+3H2O=H2TiO3+4HCl

(4)—512 kJ·mol－1

【解析】

 

练习册系列答案
相关题目
海水中蕴藏着丰富的资源．海水综合利用的流程图如图1．

（1）为检验精盐纯度，需配制250mL 0.2mol/L NaCl（精盐）溶液，图2是该同学转移溶液的示意图，图中有两点错误请指出：
未用玻璃棒引流；未采用250mL容量瓶
未用玻璃棒引流；未采用250mL容量瓶

（2）用NaCl做原料可以得到多种产品．
实验室用惰性电极电解100mL 0.1mol/LNaCl溶液，若阴阳两极均得到112mL气体（标准状况，假设气体物质全部从溶液中逸出），则所得溶液的pH为
13
13
（忽略反应前后溶液的体积变化）．
（3）氯碱工业是高耗能产业，一种将电解池与燃料电池相组合的新工艺可以节（电）能30%以上．在这种工艺设计中，相关物料的传输与转化关系如图3所示，其中的电极未标出，所用的离子膜都只允许阳离子通过．

①图中X、Y分别是
Cl2
Cl2
、
H2
H2
（填化学式），②写出燃料电池B中正极发生的电极反应
O2+4e-+2H2O=4OH-
O2+4e-+2H2O=4OH-
；
（4）图4欲实现Cu+H2SO4═CuSO4+H2，在你认为能实现该转化的装置中的括号内，标出电极材料（填“Cu”或“C”）．
A、B、C、D是中学化学的常见物质，其中A、B、C均含有同一种元素．在一定条件下相互转化的关系如下图所示（部分反应中的H2O已略去）．请填空：

（1）若A可用于自来水消毒，D是生产、生活中用量最大、用途最广的金属单质，加热蒸干B的溶液不能得到B，则B的化学式可能是
FeCl3
FeCl3
；工业上制取A的离子方程式Ⅰ为
2Cl-+2H2O
 通电 
.
 
Cl2↑+H2↑+2OH-
2Cl-+2H2O
 通电 
.
 
Cl2↑+H2↑+2OH-
．
（2）若A是一种碱性气体，常用作制冷剂，B是汽车尾气之一，遇空气会变色，则反应①的化学方程式为
4NH3+5O2
催化剂
.
△
4NO+6H2O
4NH3+5O2
催化剂
.
△
4NO+6H2O
．
（3）若D是氯碱工业的主要产品，B有两性，则反应②的离子方程式是
Al（OH）3+OH-=AlO2-+2H2O
Al（OH）3+OH-=AlO2-+2H2O
．
（4）若A、C、D都是常见气体，C是形成酸雨的主要气体，则反应③的化学方程式
2H2S+SO2=3S↓+H2O
2H2S+SO2=3S↓+H2O
．
（5）氯碱工业是高耗能产业，一种将电解池与燃料电池相组合的新工艺可以节（电）能30%以上．在这种工艺设计中，相关物料的传输与转化关系如下图所示，其中的电极未标出，所用的离子膜都只允许阳离子通过．
Ⅰ
①图中X、Y分别是
Cl2
Cl2
、
H2
H2
（填化学式），分析比较图示中氢氧化钠质量分数a%
＞
＞
b%（填“＞”、“=”或“＜”）
②写出燃料电池B中负极上发生的电极反应
H2-2e-+2OH-=2H2O
H2-2e-+2OH-=2H2O
．
（2010?海南模拟）工业上电解制碱的技术是用离子交换膜法，主要原料是饱和食盐水．
请回答下列问题：
电解槽中部的阳离子交换膜把电解槽隔成了阴极室和阳极室，它只允许
Na+
Na+
（填离子符号，下同）通过，而不允许
Cl-、OH-
Cl-、OH-
和气体通过．电解法制碱的主要原料饱和食盐水是由粗盐制得，其中含有泥沙及Ca2+、Mg2+、Fe3+、SO42-等杂质，因此必须精制．精制时所用试剂为①NaOH ②Na2CO3 ③BaCl2④盐酸，这四种试剂的添加顺序为
③②①④或①③②④
③②①④或①③②④
　（填序号）．
氯碱工业是高耗能产业，一种将电解池与燃料电池相组合的新工艺可以节（电）能30%以上．在这种工艺设计中，相关物料的传输与转化关系如下图所示，其中的电极未标出，所用的离子膜都只允许阳离子通过．
①图中X、Y分别是
Cl2
Cl2
、
H2
H2
（填化学式），分析比较图示中氢氧化钠质量分数 a%与b%的大小
a%小于b%
a%小于b%
；
②分别写出燃料电池B中正极、负极上发生的电极反应正极：
O2+4e-+2H2O=4OH-
O2+4e-+2H2O=4OH-
； 负极：
H2-2e-+2OH-=2H2O
H2-2e-+2OH-=2H2O
；
③这样设计的主要节（电）能之处在于（写出2处）
燃料电池可以补充电解池消耗的电能
燃料电池可以补充电解池消耗的电能
、
提高产出碱液的浓度（降低能耗）
提高产出碱液的浓度（降低能耗）
．
（2009?辽宁）[化学-选修化学与技术]
请回答氯碱的如下问题：
（1）氯气、烧碱是电解食盐水时按照固定的比率k（质量比）生成的产品．理论上k=
M(Cl2)
2M(NaOH)
=
71
80
=1：1.13或0.89
M(Cl2)
2M(NaOH)
=
71
80
=1：1.13或0.89
（要求计算表达式和结果）；
（2）原料粗盐中常含有泥沙和Ca2+、Mg2+、Fe3+、SO42-等杂质，必须精制后才能供电解使用．精制时，粗盐溶于水过滤后，还要加入的试剂分别为①Na2CO3、②HCl（盐酸）③BaCl2，这3种试剂添加的合理顺序是
③①②
③①②
（填序号）
（3）氯碱工业是高耗能产业，一种将电解池与燃料电池相组合的新工艺可以节（电）能30%以上．在这种工艺设计中，相关物料的传输与转化关系如下图所示，其中的电极未标出，所用的离子膜都只允许阳离子通过．

①图中X、Y分别是
Cl2
Cl2
、
H2
H2
（填化学式），分析比较图示中氢氧化钠质量分数a%与b%的大小
a%小于b%
a%小于b%
；
②分别写出燃料电池B中正极、负极上发生的电极反应正极：
O2+4e-+2H2O=4OH-
O2+4e-+2H2O=4OH-
，负极：
H2-2e-+2OH-=2H2O
H2-2e-+2OH-=2H2O
；
③这样设计的主要节（电）能之处在于（写出2处）
燃料电池可以补充电解池消耗的电能
燃料电池可以补充电解池消耗的电能
、
提高产出碱液的浓度
提高产出碱液的浓度
．
【化学与技术】
请回答氯碱工业的有关问题：
（1）以前采用无隔膜电解冷的食盐水时，Cl2会与NaOH接触，产物中肯定有NaClO，从而影响产品的纯度，能包含这一过程的总化学方程式为
 
；所以现代氯碱工业多采用隔膜法进行电解，即用隔膜将电解槽分隔成阳极区和阴极区，则从阴极区排出的是
 
．
（2）氯碱工业是高耗能产业，一种将电解池与燃料电池相组合的新工艺可以节（电）能30%以上．在这种工艺设计中，相关物料的传输与转化关系如下图所示，其中的电极未标出，所用的离子膜都只允许阳离子通过．
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分析比较图示中氢氧化钠质量分数a%与b%的大小：a%
 
b%（填＞，=或＜），
理由是：
 
．
（3）科研人员为减少火力发电厂对环境的污染，曾经考虑让火力发电厂和氯碱制造厂进行就近联合．请你判断该方案是否可行？
 
；理由是
 
：
A．发电厂的废气（SO2）与氯碱厂的Cl2或NaOH反应，减少了SO2的排放
B．可产生多种化学原料
C．就近联合还能减少电力输送中的损耗
（4）将酸碱中和反应作为电池反应，可以设计出相应的电池．现将两个氢电极（以Pt 作为导电的惰性金属，以氢气作为参与电极反应的物质，可以是生成氢气，也可以是消耗氢气）分别置于酸性水溶液（ H+）和碱性水溶液（OH-）中构成电池，使电池反应为酸碱中和反应．
①酸溶液中的氢电极A 和碱溶液中的氢电极B，为电池正极是
 
（填A 或B）；
②B极上发生的电极反应为：
 
．

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