题目内容

某小组根据工业生产原理设计如下转化关系，以获取烧碱和金属钛（Ti）．

（1）燃料电池中通入氧气的电极是    （填“正”或“负”）极，电极反应式是    ；用该电池电解饱和食盐水，若消耗32g甲醇，理论上Ⅰ中可生成NaOH    mol．
（2）如上图所示，理论上加入Ⅱ中的TiO2和焦炭的物质的量之比是    ；由TiCl4得到金属Ti的化学方程式是    ．
（3）根据Ⅲ中合成甲醇的反应，该小组保持温度不变，在两个相同的恒容密闭容器中进行实验，有关实验数据如下：
实验编号T/℃平衡时压强P/MPa起始用量/mol平衡时CO的转化率放出热量/kJ
n（H2）n（CO）
Ⅰ2502201090%a
Ⅱ250P14020cb
①P1    4MPa（填“＞”、“＜”或“=”）；
②实验Ⅰ条件下合成甲醇的热化学方程式是    ．
【答案】分析：（1）燃料电池中燃料在负极得到电子发生氧化反应，氧气在正极发生还原反应；依据电子守恒计算得到；
（2）依据转化流程中反应物和产物分析，利用已知守恒配平书写化学方程式；
（3）①合成甲醇反应为2H2+CO=CH3OH，反应前后气体压强减小，相同条件气体压强之比等于物质的量之比，反应是可逆反应实验Ⅱ相当于两个反应Ⅰ平衡叠加，压强增大，平衡正向进行；
②分析图表数据，反应的一氧化碳物质的量为9mol，放热aKJ；1mol一氧化碳反应放热KJ，依据热化学方程式标注物质聚集状态和对应焓变写出．
解答：解：（1）燃料电池中燃料在负极得到电子发生氧化反应，氧气在正极发生还原反应，电极反应为：O2+4e-+2H2O=4OH-；用该电池电解饱和食盐水，若消耗32g甲醇物质的量为1mol，依据甲醇电极反应计算物质转移，电极反应为CH3OH+6OH--6e-=CO2+5H2O，1mol甲醇反应电子转移6mol，根据电子守恒，电解饱和食盐水反应2NaCl+2H2O2NaOH+H2↑+Cl2↑，电子转移2mol，生成2molNaOH，所以理论上Ⅰ中可生成NaOH物质的量6mol，
故答案为：正；O2+4e-+2H2O=4OH-；6；
（2）理论上加入Ⅱ中的TiO2和焦炭发生的反应是生成钛和一氧化氮，反应的化学方程式为：TiO2+2C=Ti+2CO，TiO2和焦炭的物质的量之比为1：2；由TiCl4得到金属Ti的化学方程式是：4Na+TiCl4 4NaCl+Ti，
故答案为：1：2；4Na+TiCl4 4NaCl+Ti；
（3）①合成甲醇反应为2H2+CO=CH3OH，反应前后气体压强减小，依据起始量分析，实验Ⅱ可以看做两个实验Ⅰ平衡叠加，相当于增大压强，平衡正向进行，平衡状态压强小于4MPa，
故答案为：＜；
②分析图表数据，反应的一氧化碳物质的量为9mol，放热aKJ；1mol一氧化碳反应放热KJ，反应的热化学方程式为：CO（g）+2H2（g） CH3OH（g）?△H=kJ?mol-1，
故答案为：CO（g）+2H2（g） CH3OH（g）?△H=kJ?mol-1．
点评：本题考查了原电池原理的分析判断，电极反应的书写方法和电子守恒的计算应用，依据流程图分析书写化学方程式，化学耦合的分析应用，热化学方程式的书写方法，题目难度中等．
练习册系列答案
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