Question

鈦（Ti）被稱為繼鐵、鋁之后的第三金屬．如圖1所示，將鈦廠、氯堿廠和甲醇廠組成產(chǎn)業(yè)鏈可以大大提高資源利用率，減少環(huán)境污染．

請(qǐng)回答下列問(wèn)題：
（1）電解食鹽水時(shí)，總反應(yīng)的離子方程式

 

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

 

．
（3）在固定容積為2L的密閉容器中，加入1molCO和2molH₂，發(fā)生反應(yīng)：CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g），n（CH₃OH）與反應(yīng)時(shí)間t的關(guān)系如圖2所示．
①該反應(yīng)在溫度T₁、T₂下的平衡常數(shù)K（T₁）

 

K（T₂）（填“＞”、“＜”或“=”）．
②在溫度T₁下，0-t_Amin內(nèi)H₂的平均反應(yīng)速度v（H₂）=

 

mol?L^-1（用圖中數(shù)據(jù)表示）
③在溫度T₂下，若開(kāi)始加入CO和H₂的量是原來(lái)的2倍，則下列說(shuō)法正確的是

 

（填字母序號(hào)）
a．H₂的平衡轉(zhuǎn)化率降低          
b．CH₃OH（g）的平衡濃度變?yōu)閚（B）mol?L^-1
c．達(dá)到平衡所用時(shí)間大于t_Bmin  
d．平衡時(shí)混合氣體的密度變?yōu)樵瓉?lái)的2倍
（4）以甲醇、空氣、燒堿溶液為原料，石墨為電極可構(gòu)成燃料電池．該電池中負(fù)極的電極反應(yīng)式為

 

．

Answer 1

考點(diǎn)：化學(xué)平衡的計(jì)算,用蓋斯定律進(jìn)行有關(guān)反應(yīng)熱的計(jì)算,原電池和電解池的工作原理

專題：

分析：（1）電解食鹽水生成氫氧化鈉、氫氣與氯氣；
（2）依據(jù)蓋斯定律解答即可；
（3）①由圖象可知，溫度越高，到達(dá)平衡時(shí)甲醇的物質(zhì)的量越小，升高溫度平衡向逆反應(yīng)移動(dòng)，平衡常數(shù)減��；
②根據(jù)圖中甲醇的濃度變化計(jì)算出甲醇的反應(yīng)速率，進(jìn)而計(jì)算氫氣的反應(yīng)速率；
③容器為恒溫恒容容器，CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g）為氣體體積減小的反應(yīng)，加入的量大，平衡右移再次平衡；
（4）甲醇燃料電池中，負(fù)極上甲醇失電子發(fā)生氧化反應(yīng)．

解答： 解：（1）電解食鹽水生成氫氧化鈉、氫氣與氯氣，離子方程式為2Cl^-+2H₂O

電解  .

2OH^-+H₂↑+Cl₂↑，故答案為：2Cl^-+2H₂O

電解  .

2OH^-+H₂↑+Cl₂↑；
（2）Mg（s）+Cl₂（g）=MgCl₂（s）△H=-641kJ?mol^-1①，
Ti（s）+2Cl₂（g）=TiCl₄（s）△H=-770kJ?mol^-1②，
則①×2-②得：2Mg（s）+TiCl₄（s）=2MgCl₂（s）+Ti（s）故△H=2×（-641kJ?mol^-1）-（-770kJ?mol^-1）=-512kJ?mol^-1；故答案為：-512kJ?mol^-1；
（3）①由圖象可知，溫度越高，到達(dá)平衡時(shí)甲醇的物質(zhì)的量越小，升高溫度平衡向逆反應(yīng)移動(dòng)，平衡常數(shù)減小，故T₁、T₂下的平衡常數(shù)K（T₁）＞K（T₂）；
故答案為：＞；
②甲醇的反應(yīng)速率V（CH₃OH）=

△c

△t

=

n(A) 2

tA

，根據(jù)物質(zhì)的反應(yīng)速率之比等于計(jì)量數(shù)之比，故v（H₂）=2V（CH₃OH）=

n(A)

tA

，故答案為：

n(A)

tA

；
③容器為恒溫恒容容器，CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g）為氣體體積減小的反應(yīng)，加入的量大，平衡右移再次平衡，
a．平衡右移，H₂的平衡轉(zhuǎn)化率增大，故a錯(cuò)誤；
b．加入CO和H₂的量是原來(lái)的2倍，CH₃OH（g）的平衡濃度變變大，故b錯(cuò)誤；
c．加入CO和H₂的量是原來(lái)的2倍，濃度變大，反應(yīng)速率加快，達(dá)到平衡所用時(shí)間小于t_Bmin，故C錯(cuò)誤；
d．質(zhì)量變?yōu)樵瓉?lái)的2倍，而容器體積不變，平衡時(shí)混合氣體的密度變?yōu)樵瓉?lái)的2倍，故d正確；
故答案為：d；
（4）該燃料電池中，負(fù)極上甲醇失電子和氫氧根離子反應(yīng)生成碳酸根離子和水，電極反應(yīng)式為CH₃OH-6e^-+8OH^-═CO₃^2-+6H₂O，
故答案為：CH₃OH-6e^-+8OH^-═CO₃^2-+6H₂O．

點(diǎn)評(píng)：本題考查了有關(guān)反應(yīng)熱的計(jì)算，原電池原理與電解原理，明確物質(zhì)的量與熱量的成正比的關(guān)系是解答的關(guān)鍵，難度中等．