Question

钛厂、氯碱厂和甲醇厂组成产业链可以大大提高资源利用率，减少环境污染．其工业基本流程如图所示：

（1）上述流程中的“氯化”反应为：2FeTiO₃+6C+7Cl₂=2FeCl₃+2TiCl₄+6CO，反应中的还原剂是

 

．
（2）已知：①Mg（s）+Cl₂（g）=MgCl₂（s）△H=-641kJ?mol^-1
②Ti（s）+2Cl₂（g）=TiCl₄（s）△H=-770kJ?mol^-1
则2Mg（s）+TiCl₄（s）=2MgCl₂（s）+Ti（s）△H=

 

．
（3）由CO和H₂合成甲醇的方程式是：CO（g）+2H₂（g）═CH₃OH（g）△H＜0
①已知该反应在300℃时的化学平衡常数为0.27，在容积为2L的密闭容器中，该温度下测得某时刻的各物质的物质的量如下：

CO	H2	CH3OH
2mol	3mol	1.0mol

此时反应将

 

（填“向正反应方向进行”、“向逆反应方向进行”或“处于平衡状态”）．
②若不考虑生产过程中物质的损失，该产业链中每合成96t甲醇，至少需额外补充H₂

 

t．
（4）用甲醇-氧气碱性（KOH）燃料电池作电源，在800℃～1000℃时电解TiO₂也可制得钛（如图所示）．“TiO₂”发生的电极反应式为

 

；该极应与燃料电池的

 

（选填“正”或“负”）极相连，

Answer 1

考点：用盖斯定律进行有关反应热的计算,化学电源新型电池,化学平衡的影响因素

专题：基本概念与基本理论

分析：（1）从氧化反应、还原反应的概念出发，还原剂发生氧化反应，化合价升高，再据氧化还原反应中得失电子相等，可推出化合价升降；
（2）据盖斯定律的原理解题；
（3）①据K和Qc的推断，K＞Qc平衡正向移动；K＜Qc平衡逆向移动；
②据化学方程式计算，CO（g）+2H₂（g）═CH₃OH（g）
                           4         32
（4）从图给氧离子移动，可见有O^2-产生，可写出电极反应式．
根据由TiO₂→Ti发生还原反应推断，由电池和电解池中各电极发生氧化还是还原可求最后一问．

解答： 解：（1）在2FeTiO₃+6C+7Cl₂=2FeCl₃+2TiCl₄+6CO反应中，Cl元素价态降低，7molCl₂共得14mol电子，6molC生成CO失12mol电子，说明FeTiO₃中Fe是+2价，反应后生成的FeCl₃中Fe变+3价，失2mol电子，得失电子数相等，
故答案为：FeTiO₃、C；
（2）①Mg（s）+Cl₂（g）=MgCl₂（s）△H=-641kJ?mol^-1
②Ti（s）+2Cl₂（g）=TiCl₄（s）△H=-770kJ?mol^-1
据盖斯定律：①×2-②得：
2Mg（s）+TiCl₄（s）=2MgCl₂（s）+Ti（s）△H=-512kJ?mol^-1，
故答案为：-512 kJ?mol^-1；
（3）①此时的Qc=

0.5

1×1．52

=0.22＜0.27，故答案为：向正反应方向进行；
②题目说“至少需额外补充”，可理解为补充的能完全转化．
设需要H₂的质量为mt，则有
    CO（g）+2H₂（g）═CH₃OH（g）
            4         32
            m         96t
m=

4×96t

32

=12t，
故答案为：12；
（4）从图给氧离子移动，可见有O^2-产生，由TiO₂→Ti发生还原反应，TiO₂得电子被还原成他Ti，O生成O^2-．可写出TiO₂发生的电极反应式为TiO₂+4e^-=Ti+2O^2-
TiO₂是得电子，与之相连的电池上的电极必须能够提供电子，也就是失电子发生氧化反应，发生氧化反应的是负极，
故答案为：TiO₂+4e^-=Ti+2O^2-；负．

点评：（1）利用氧化还原反应原理解题时，牢记
氧化剂：升（化合价升高）失（失电子）氧（被氧化、发生氧化反应）
还原剂：降（化合价降低）得（得电子）还（被还原、发生还原反应）
该题属于起点高落点低的习题，从大型的、复杂的工业生产中，找出我们能理解、能解决的问题解答，是近期高考的趋势．