题目内容
由于催化剂可以为化学工业生产带来巨大的经济效益，催化剂研究和寻找一直是受到重视的高科技领域．（1）V2O5是接触法制硫酸的催化剂．如图为硫酸生产过程中2SO2 （g）+O2（g）?2SO3（g）△H=-196.6kJ?mol-1反应过程的能量变化示意图．
①V2O5的使用会使图中B点
②一定条件下，SO2与空气反应tmin后，SO2和SO3物质的量浓度分别为a mol/L和b mol/L，则SO2起始物质的量浓度为
（2）如图是一种以铜、稀硫酸为原料生产蓝矾的生产流程示意图．
①生成CuSO4的总反应为2Cu+O2+2H2SO4=2CuSO4+2H2O，少量Fe2（SO4）3起催化作用，使反应按以下两步完成：
第一步：Cu+2Fe3+=2Fe2++Cu2+，
第二步：
②调节溶液pH为3～4的目的是
a．NaOH溶液 b．CuO粉末 c．Cu2（OH）2CO3d．氨水
（3）纳米TiO2是优良的光敏催化剂．工业上用钛铁矿制得粗TiO2；再转化为TiCl4（l）；由TiCl4（l）制取纳米TiO2的方法之一是将TiCl4气体导入氢氧火焰中（700～1000℃）进行水解．
已知：TiO2（s）+2Cl2（g）═TiCl4（l）+O2（g）△H=+140kJ?mol-1
2C（s）+O2（g）═2CO（g）△H=-221kJ?mol-1
①写出TiO2和焦炭、氯气反应生成TiCl4和CO的热化学方程式：
②写出上述TiCl4（l）制取纳米TiO2的化学方程式：
考点：化学平衡的影响因素,热化学方程式,化学平衡建立的过程
专题：化学反应中的能量变化,化学平衡专题
分析：（1）①B为活化能，活化能的大小与反应热无关，加催化剂降低反应所需的活化能；
②根据化学平衡三段式列式计算，结合计算公式，c=
；v=
；
（2）①依据催化剂是改变反应速率本身化学性质和质量保持不变分析反应过程，催化剂参与反应，最后重新形成；
②生产流程示意图分析可知，调节溶液pH为3～4的目的是沉淀铁离子形成氢氧化铁沉淀，调节时加入的试剂应和酸反应，同时应避免引入新的杂质；
（3）①依据热化学方程式和盖斯定律计算得到所需热化学方程式；
②由TiCl4（l）制取纳米TiO2的方法之一是将TiCl4气体导入氢氧火焰中（700～1000℃）进行水解生成TiO2和氯化氢；
②根据化学平衡三段式列式计算，结合计算公式，c=
| n |
| V |
| △c |
| △t |
（2）①依据催化剂是改变反应速率本身化学性质和质量保持不变分析反应过程，催化剂参与反应，最后重新形成；
②生产流程示意图分析可知，调节溶液pH为3～4的目的是沉淀铁离子形成氢氧化铁沉淀，调节时加入的试剂应和酸反应，同时应避免引入新的杂质；
（3）①依据热化学方程式和盖斯定律计算得到所需热化学方程式；
②由TiCl4（l）制取纳米TiO2的方法之一是将TiCl4气体导入氢氧火焰中（700～1000℃）进行水解生成TiO2和氯化氢；
解答：
解：（1）①A、C分别表示反应物总能量的生成物总能量，B为活化能，活化能的大小与反应热无关，加催化剂降低反应所需的活化能，该反应通常用V2O5作催化剂，则加V2O5会使图中B点降低，
故答案为：降低；
②一定条件下，SO2与空气反应tmin后，SO2和SO3物质的量浓度分别为a mol/L和b mol/L，依据化学平衡三段式列式计算；
2SO2 （g）+O2（g）?2SO3（g）
起始量（mol/L） a+b 0
变化量（mol/L） b 0.5b b
tmin量（mol/L） a b
则SO2起始物质的量浓度为（a+b）mol/L，生成SO3的化学反应速率=
=
mol/L?min；
故答案为：a+b；
；
（2）①总反应为2Cu+O2+2H2SO4=2CuSO4+2H2O，少量Fe2（SO4）3起催化作用，参与反应过程，本身化学性质和质量不变，使反应按以下两步完成第一步：Cu+2Fe3+=2Fe2++Cu2+，第二步反应，酸溶液中亚铁离子被氧气氧化重新生成铁离子，反应的离子方程式为：4Fe2++O2+4H+=4Fe3++2H2O；
故答案为：4Fe2++O2+4H+=4Fe3++2H2O；
②生产流程示意图分析可知，调节溶液pH为3～4的目的是沉淀铁离子形成氢氧化铁沉淀，调节时加入的试剂应和酸反应，同时应避免引入新的杂质，
a．NaOH溶液会引入杂质离子钠离子，故a不符合；
b．CuO粉末和酸反应可以调节溶液PH同时不引入杂质，故b符合；
c．Cu2（OH）2CO3 和溶液中酸反应可以调节溶液PH．同时不引入新的离子杂质，故c符合；
d．氨水调节溶液PH，会引入杂质离子铵根离子，故d不符合；
故答案为：将Fe3+转化为Fe（OH）3沉淀除去； b，c；
（3）①a、TiO2（s）+2Cl2（g）═TiCl4（l）+O2（g）△H=+140kJ?mol-1
b、2C（s）+O2（g）═2CO（g）△H=-221kJ?mol-1
得到a+b得到TiO2和焦炭、氯气反应生成TiCl4和CO的热化学方程式：TiO2（s）+2Cl2（g）+2C（s）=TiCl4（l）+2CO（g）△H=-81 kJ?mol-1；
故答案为：TiO2（s）+2Cl2（g）+2C（s）=TiCl4（l）+2CO（g）△H=-81 kJ?mol-1；
②由TiCl4（l）制取纳米TiO2的方法之一是将TiCl4气体导入氢氧火焰中（700～1000℃）进行水解生成TiO2和氯化氢，反应的化学方程式为：TiCl4+2H2O
TiO2+4HCl；
故答案为：TiCl4+2H2O
TiO2+4HCl；
故答案为：降低；
②一定条件下，SO2与空气反应tmin后，SO2和SO3物质的量浓度分别为a mol/L和b mol/L，依据化学平衡三段式列式计算；
2SO2 （g）+O2（g）?2SO3（g）
起始量（mol/L） a+b 0
变化量（mol/L） b 0.5b b
tmin量（mol/L） a b
则SO2起始物质的量浓度为（a+b）mol/L，生成SO3的化学反应速率=
| bmol/L |
| tmin |
| b |
| t |
故答案为：a+b；
| b |
| t |
（2）①总反应为2Cu+O2+2H2SO4=2CuSO4+2H2O，少量Fe2（SO4）3起催化作用，参与反应过程，本身化学性质和质量不变，使反应按以下两步完成第一步：Cu+2Fe3+=2Fe2++Cu2+，第二步反应，酸溶液中亚铁离子被氧气氧化重新生成铁离子，反应的离子方程式为：4Fe2++O2+4H+=4Fe3++2H2O；
故答案为：4Fe2++O2+4H+=4Fe3++2H2O；
②生产流程示意图分析可知，调节溶液pH为3～4的目的是沉淀铁离子形成氢氧化铁沉淀，调节时加入的试剂应和酸反应，同时应避免引入新的杂质，
a．NaOH溶液会引入杂质离子钠离子，故a不符合；
b．CuO粉末和酸反应可以调节溶液PH同时不引入杂质，故b符合；
c．Cu2（OH）2CO3 和溶液中酸反应可以调节溶液PH．同时不引入新的离子杂质，故c符合；
d．氨水调节溶液PH，会引入杂质离子铵根离子，故d不符合；
故答案为：将Fe3+转化为Fe（OH）3沉淀除去； b，c；
（3）①a、TiO2（s）+2Cl2（g）═TiCl4（l）+O2（g）△H=+140kJ?mol-1
b、2C（s）+O2（g）═2CO（g）△H=-221kJ?mol-1
得到a+b得到TiO2和焦炭、氯气反应生成TiCl4和CO的热化学方程式：TiO2（s）+2Cl2（g）+2C（s）=TiCl4（l）+2CO（g）△H=-81 kJ?mol-1；
故答案为：TiO2（s）+2Cl2（g）+2C（s）=TiCl4（l）+2CO（g）△H=-81 kJ?mol-1；
②由TiCl4（l）制取纳米TiO2的方法之一是将TiCl4气体导入氢氧火焰中（700～1000℃）进行水解生成TiO2和氯化氢，反应的化学方程式为：TiCl4+2H2O
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故答案为：TiCl4+2H2O
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点评：本题考查了化学平衡影响因素的分析判断，平衡计算应用，混合物分离方法和流程判断，化学反应能量变化和热化学方程式书写，掌握基础是关键，题目难度中等．
练习册系列答案
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