题目内容
钛（Ti）被称为继铁、铝之后的第三金属，也有人说21世纪是钛的世纪．钛在地壳中的含量并不少，但钛的冶炼技术还未获得突破，目前钛只用于尖端领域．如图1所示，将钛厂、氯碱厂和甲醇厂组成产业链可大大提高资源利用率，减少环境污染．
请填写下列空白：
（l）用惰性电极电解2L食盐水时，总反应的离子方程式 ，当阴极上产生224mL气体（标准状况）时，所得溶液的pH= （假设电解前后溶液体积不变，食盐水足量）．
（2）写出高温下钛铁矿经氯化得到四氯化钛的化学方程式 ．（提示：FeTiO3中Ti为+4价）
（3）反应2Mg+TiCl4
2MgCl2+Ti在Ar气氛中进行的理由是 ．
（4）二甲醚是一种重要的清洁燃料，可以通过甲醇分子间脱水制得：2CH3OH（g）?CH3OCH3（g）+H2O（g）△H=-23.5kJ/mol
T1℃时，在恒容密闭容器中建立上述平衡，体系中各组分浓度随时间变化如图2所示．
①T1℃时，该反应的平衡常数为 ；
②相同条件下，若改变起始浓度，某时刻各组分浓度依次为：c（CH3OH）=0.4mol/L，c（H2O）=0.6mol/L，c（CH3OCH3）=1.2mol/L，此时正、逆反声速率的大小：v正 v逆（填“＞”、“＜”或“=”）．
（5）在上述产业链中，合成192吨甲醇理论上需额外补充H2 吨（不考虑生产过程中物质的任何损失）．
请填写下列空白：
（l）用惰性电极电解2L食盐水时，总反应的离子方程式
（2）写出高温下钛铁矿经氯化得到四氯化钛的化学方程式
（3）反应2Mg+TiCl4
| ||
（4）二甲醚是一种重要的清洁燃料，可以通过甲醇分子间脱水制得：2CH3OH（g）?CH3OCH3（g）+H2O（g）△H=-23.5kJ/mol
T1℃时，在恒容密闭容器中建立上述平衡，体系中各组分浓度随时间变化如图2所示．
①T1℃时，该反应的平衡常数为
②相同条件下，若改变起始浓度，某时刻各组分浓度依次为：c（CH3OH）=0.4mol/L，c（H2O）=0.6mol/L，c（CH3OCH3）=1.2mol/L，此时正、逆反声速率的大小：v正
（5）在上述产业链中，合成192吨甲醇理论上需额外补充H2
考点：物质分离和提纯的方法和基本操作综合应用,化学平衡的影响因素,物质的量或浓度随时间的变化曲线,常见金属元素的单质及其化合物的综合应用
专题：实验设计题,基本概念与基本理论
分析：（1）电解食盐水生成NaOH、H2和Cl2，以此书写离子方程式，根据方程式进行计算pH；
（2）钛铁矿经氯化得到四氯化钛、氯化铁和一氧化碳；依据原子守恒配平写出；
（3）Mg和Ti都有较强还原性，在高温下都易被空气中的O2氧化；
（4）①平衡常数等于生成物平衡浓度幂次方乘积除以反应物浓度幂次方乘积得到，从图象中得到平衡浓度，代入平衡常数表达式即可计算；
②计算某一时刻生成物浓度幂次方乘积除以反应物浓度幂次方乘积即Qc与平衡常数比较得出反应方向；
（5）根据图中流程可知，利用CO和H2，反应生成甲醇，根据所需要的氢气总量减去电解生成总量，计算额外所需氢气的量．
（2）钛铁矿经氯化得到四氯化钛、氯化铁和一氧化碳；依据原子守恒配平写出；
（3）Mg和Ti都有较强还原性，在高温下都易被空气中的O2氧化；
（4）①平衡常数等于生成物平衡浓度幂次方乘积除以反应物浓度幂次方乘积得到，从图象中得到平衡浓度，代入平衡常数表达式即可计算；
②计算某一时刻生成物浓度幂次方乘积除以反应物浓度幂次方乘积即Qc与平衡常数比较得出反应方向；
（5）根据图中流程可知，利用CO和H2，反应生成甲醇，根据所需要的氢气总量减去电解生成总量，计算额外所需氢气的量．
解答：
解：（1）电解食盐水生成NaOH、H2和Cl2，反应的离子方程式为2Cl-+2H2O
2OH-+H2↑+Cl2↑，电解时，阴极氢离子得电子生成氢气，故阴极产生氢气为：
=0.01mol，
2Cl-+2H2O
2OH-+Cl2↑+H2↑，
2mol 1mol
n 0.01mol
n
=0.02mol，c（OH-）=
=0.01mol/L，c（H+）=
=10-12，故pH=12；
故答案为：2Cl-+2H2O
2OH-+Cl2↑+H2↑；12；
（2）从图示可知氯化时的反应物为FeTiO3、C、Cl2，生成物为FeCl3、TiCl4、CO，再根据得失电子和原子守恒即可得出该反应的方程式为：
2FeTiO3+6C+7Cl2
2FeCl3+2TiCl4+6CO，
故答案为：2FeTiO3+6C+7Cl2
2FeCl3+2TiCl4+6CO；
（3）在Ar气氛中进行的理由是Mg和Ti都有较强还原性，在高温下都易被空气中的O2氧化，
故答案为：Mg和Ti都有强还原性，在Ar气氛中可以防止被氧化；
（4）①从图象可知，平衡浓度c（CH3OH）=0.4mol/L，c（H2O）=0.25mol/L，c（CH3OCH3）=1mol/L，平衡常数K=
=5，
故答案为：5；
②Qc=
=4.5＜5，故平衡向正反应方向移动，所以v正＞v逆，故答案为：＞；
（5）根据CO+2H2→CH3OH，CH3OH～CO～
Cl2～
H2，所以生产1 molCH3OH，理论上还需补充氢气（2-
））mol=
mol，即
gH2，
故生产192 t CH3OH还需补充H2的质量为：
×
=10t，
故答案为：10．
| ||
| 0.224L |
| 22.4L/mol |
2Cl-+2H2O
| ||
2mol 1mol
n 0.01mol
n
| 2mol×0.01mol |
| 1mol |
| 0.02mol |
| 2L |
| 10-14 |
| 0.01 |
故答案为：2Cl-+2H2O
| ||
（2）从图示可知氯化时的反应物为FeTiO3、C、Cl2，生成物为FeCl3、TiCl4、CO，再根据得失电子和原子守恒即可得出该反应的方程式为：
2FeTiO3+6C+7Cl2
| ||
故答案为：2FeTiO3+6C+7Cl2
| ||
（3）在Ar气氛中进行的理由是Mg和Ti都有较强还原性，在高温下都易被空气中的O2氧化，
故答案为：Mg和Ti都有强还原性，在Ar气氛中可以防止被氧化；
（4）①从图象可知，平衡浓度c（CH3OH）=0.4mol/L，c（H2O）=0.25mol/L，c（CH3OCH3）=1mol/L，平衡常数K=
| 1×0.8 |
| 0．42 |
故答案为：5；
②Qc=
| 1.2×0.6 |
| 0．42 |
（5）根据CO+2H2→CH3OH，CH3OH～CO～
| 7 |
| 6 |
| 7 |
| 6 |
| 7 |
| 6 |
| 5 |
| 6 |
| 5 |
| 3 |
故生产192 t CH3OH还需补充H2的质量为：
| 192t |
| 32 |
| 5 |
| 3 |
故答案为：10．
点评：本题的综合性很强，侧重分析能力及计算能力的考查，涉及化学反应方程式的书写，化学平衡、电解等多方面内容，注意知识的迁移应用，对学生能力要求较高，题目难度较大．
练习册系列答案
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