Question

【題目】某經濟開發區將鈦冶煉廠與氯堿廠、甲醇廠組成了一個產業鏈（如圖所示），大大地提高了資源利用率，減少了環境污染。

請填寫下列空白：

（1）電解飽和食鹽水的離子方程式 。若用石墨作電極電解500 mL飽和食鹽水，當兩極共收集到標準狀況下的氣體1.12 L（不考慮氣體的溶解）時，所得溶液的pH為 （假設反應前后溶液體積不變）。

（2）寫出鈦鐵礦經氯化得到四氯化鈦的化學方程式： 。

（3）由CO和H2合成甲醇的方程式是：CO（g）＋2H2（g）CH3OH（g）。

①已知該反應在300℃時的化學平衡常數為0.27，該溫度下將2 mol CO、3 mol H2和2 mol CH3OH充入容積為2 L的密閉容器中，此時反應將 （填字母編號）

A.向正反應方向進行 B.向逆反應方向進行 C.處于平衡狀態

②若不考慮生產過程中物質的任何損失，該產業鏈中每合成19.2 t甲醇，至少需額外補充H2 t。

（4）用甲醇-空氣堿性（KOH）燃料電池作電源電解精煉粗銅（含鐵、鋅等雜質，如圖），在接通電路一段時間后純Cu質量增加6.4 g。

請寫出電解精煉過程中雜質參加的一個電極反應： 。

②燃料電池正極消耗氧氣的體積是 （標準狀況）。

（5）氫氣是合成氨氣的重要原料。

已知：4NH3（g）+5O2（g）=4NO（g）+6H2O（g） △H= －908 kJ·mol－l

N2（g）+O2（g）=2NO（g） △H=+180kJ·mol－l

寫出氨氣被一氧化氮氧化生成氮氣和氣態水的熱化學方程式： 。

Answer 1

【答案】⑴2Cl-+2H2O2OH－+H2↑+Cl2↑（不寫條件扣1分）13

（2）2FeTiO3＋6C＋7Cl2＝2FeCl3＋2TiCl4＋6CO

（3）①向逆反應方向進行②1.0

（4）①Zn-2e－=Zn2＋（或者Fe-2e－=Fe2＋）（1分）②1.12L

（5）4NH3（g）+6NO（g）＝5N2（g）+6H2O（g）△H=－1808kJ·mol－1（完全正確得分）

【解析】

試題分析：（1）電解飽和食鹽水的離子方程式為2Cl-+2H2O2OH－+H2↑+Cl2↑。若用石墨作電極電解500 mL飽和食鹽水，當兩極共收集到標準狀況下的氣體1.12 L（不考慮氣體的溶解）時，物質的量是1.12L÷22.4L/mol＝0.05mol，其中氫氣和氯氣均是0.025mol，因此生成的氫氧化鈉是0.05mol，濃度是0.05mol÷0.5L＝0.1mol/L，所以所得溶液的pH為13。

（2）根據流程圖判斷：反應物FeTiO3、C、Cl2，得到的產物是FeCl3、TiCl4、CO，則鈦鐵礦經氯化得到四氯化鈦的化學方程式為：2FeTiO3＋ 6C＋7Cl2＝2FeCl3＋2TiCl4＋6CO；

（3）①該反應在 300 ℃時的化學平衡常數為0.27，該溫度下將2 mol CO、3 mol H2和2 mol CH3OH充入容積為 2 L的密閉容器中，Qc=1/（1×1.5×1.5）＝0.44＞K，此時反應將向逆反應方向進行；

②由方程式CO（g）+2H2（g）CH3OH（g）、2FeTiO3+6C+7Cl22FeCl3+2TiCl4+6CO、2NaCl+2H2O2NaOH+H2↑+Cl2↑得如下關系式：6CH3OH→6CO→7Cl2→7H2，而6CH3OH→12H2，故每生產6molCH3OH（192g）需額外補充5molH2（10g），則生產19.2t甲醇，至少需額外補充1.0t氫氣；

（4）①電解精煉過程中雜質參加的一個電極反應為Zn-2e－=Zn2＋（或者Fe-2e－=Fe2＋）；

②電解精煉粗銅時，陰極電極反應為：Cu2++2e-=Cu，當生成6.4g純銅，至少轉移電子0.2mol，燃料電池的正極反應為：3O2+12e-+6H2O=12OH-，轉移電子0.2mol，消耗氧氣0.05mol，在標準狀況下的體積為1.12L。

（5）已知：①4NH3（g）+5O2（g） =4NO（g）+6H2O（g） △H= －908 kJ·mol－l

②N2（g）+O2（g）=2NO（g） △H=+180kJ·mol－l

則根據蓋斯定律可知①－②×5即得到氨氣被一氧化氮氧化生成氮氣和氣態水的熱化學方程式為4NH3（g）+6NO（g）＝5N2（g）+6H2O（g） △H=－1808kJ·mol－1。