Question

钛被誉为“二十一世纪的金属”，用途广泛．按图1所示组成的产业链可以大大提高资源利用率并能减少环境污染．请回答下列问题：

（1）已知FeTiO₃中Fe元素的化合价为+3，钛铁矿经氯化法得到四氯化钛的过程中

 

元素被氧化，每生产1.9kgTiCl₄ 消耗Cl₂在标准状况下的体积为

 

L．
（2）已知：①Mg（s）+Cl₂（g）═MgCl₂（s）△H=-641kJ?mol^-1
②Ti（s）+2Cl₂（g）═TiCl₄（g）△H=-804kJ?mol^-1
则金属Mg还原TiCl₄制取金属Ti（s）的热化学方程式为

 

．
（3）某化学兴趣小组探究外界条件对合成甲醇反应的影响．CO（g）+2H₂（g）

Cu2O/ZnO

CH₃OH（g）△H=-91kJ?mol^-1
①在300℃时，向体积为1L的密闭容器中加入2mol H₂和1mol CO，CO和CH₃OH（g）的浓度随时间变化如图2所示．则从反应开始到建立平衡，v（H₂）为

 

；该温度下CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g）的化学平衡常数为

 

（mol?L^-1）^-2．
②在其它条件不变，只改变其中的一个条件，该小组同学根据实验绘制如下图象，其中与事实相符的是为

 

（填序号）．

（4）电解饱和食盐水是氯碱工业的基础．
①电解饱和食盐水的离子方程式为为

 

．
②电解时用盐酸控制阳极区溶液的pH在2～3，盐酸的作用为为

 

．（用必要的离子方程式和文字说明）

Answer 1

考点：化学平衡的计算,热化学方程式,化学平衡的影响因素,电解原理

专题：基本概念与基本理论

分析：（1）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分析计算判断；
（2）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；
（3）①依据化学平衡三段式列式，计算消耗浓度、平衡浓度，结合反应速率=

△c

△t

，平衡常数等于生成物平衡浓度幂次方乘积除以反应物幂次方乘积得到；
②依据化学反应特征和图象分析方法，结合平衡移动原理分析，先拐先平，温度、压强大分析，催化剂改变反应速率，不改变化学平衡；
（4）①电解饱和食盐水，阳极生成氯气，阴极生成氢气，溶液中形成氢氧化钠；
②阳极是溶液中氯离子失电子生成氯气，氯气和水反应生成盐酸和次氯酸，存在化学平衡，加入盐酸，平衡逆向进行．

解答： 解：（1）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

高温  .

2TiCl₄+2FeCl₃+6CO，钛铁矿经氯化法得到四氯化钛的过程中Ti、C元素化合价升高失电子做还原剂被氧化，每生产1.9kgTiCl₄，物质的量=

1900g

190g/mol

=10mol，消耗氯气物质的量=

10mol×7

2

=35mol，消耗Cl₂在标准状况下的体积=35mol×22.4L/mol=784L，
故答案为：Ti、C；784；
（2）①Mg（s）+Cl₂（g）═MgCl₂（s）△H=-641kJ?mol^-1
②Ti（s）+2Cl₂（g）═TiCl₄（g）△H=-804kJ?mol^-1
依据盖斯定律计算，①×2-②得到金属Mg还原TiCl₄制取金属Ti（s）的热化学方程式为：2Mg（s）+TiCl₄（g）=2MgCl₂（s）+Ti（s）△H=-478KJ/mol；
故答案为：2Mg（s）+TiCl₄（g）=2MgCl₂（s）+Ti（s）△H=-478KJ/mol；
（3）①在300℃时，向体积为1L的密闭容器中加入2mol H₂和1mol CO，CO和CH₃OH（g）的浓度随时间变化如图2所示．则从反应开始到建立平衡，平衡浓度c（CH₃OH）=0.75mol/L，c（CO）=0.25mol/L，达到平衡时间为10min，则
               CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g）
起始量（mol/L） 1       2          0     
变化量（mol/L） 0.75    1.5        0.75
平衡量（mol/L） 0.25    0.5        0.75
v（H₂）=

1.5mol/L

10min

=0.15mol/L?min；
平衡常数K=

0.75

0.25×0．52

=12
故答案为：0.15mol/L?min；12；
②CO（g）+2H₂（g）

Cu2O/ZnO

CH₃OH（g）△H=-91kJ?mol^-1，反应是放热反应，
A、图象中先拐先平，温度高，温度越高，平衡逆向进行，甲醇物质的量减小，故A符合；
B、图象中先拐先平，压强大，反应是气体体积减小的反应，压强增大平衡正向进行，甲醇物质的量增大，故B不符合；
C、依据平衡移动原理可知温度越高，平衡逆向进行，甲醇物质的量减小，图象不符合，故C不符合；
D、加入催化剂加快反应速率，缩短达到平衡的时间，最后达到平衡状态相同，故D符合；
故答案为：AD；
（4）①电解食盐水生成NaOH、H₂和Cl₂，反应的离子方程式为2Cl^-+2H₂O 

通电  .

2OH^-+H₂↑+Cl₂↑，故答案为：2Cl^-+2H₂O

通电  .

 2OH^-+H₂↑+Cl₂↑；
②阳极是溶液中氯离子失电子生成氯气，氯气和水反应生成盐酸和次氯酸，存在化学平衡，Cl₂+H₂O?H⁺+Cl^-+HClO，加入盐酸，平衡逆向进行，减少氯气在水中的溶解，有利于氯气逸出；
故答案为：氯气和水反应，Cl₂+H₂O=H⁺+Cl^-+HClO，增大H⁺浓度使平衡逆向进行，减少氯气在水中的溶解，有利于氯气逸出．

点评：本题考查了流程分析判断，热化学方程式书写，化学平衡影响因素分析，平衡常数，反应速率概念计算，电解原理的分析应用，图象分析方法是解题关键，掌握基础是关键，题目难度中等．