Question

由于催化劑可以為化學工業(yè)生產(chǎn)帶來巨大的經(jīng)濟效益，催化劑研究和尋找一直是受到重視的高科技領域．
（1）V₂O₅是接觸法制硫酸的催化劑．如圖為硫酸生產(chǎn)過程中2SO₂ （g）+O₂（g）?2SO₃（g）△H=-196.6kJ?mol^-1反應過程的能量變化示意圖．
①V₂O₅的使用會使圖中B點

 

（填“升高”、“降低”）
②一定條件下，SO₂與空氣反應tmin后，SO₂和SO₃物質(zhì)的量濃度分別為a mol/L和b mol/L，則SO₂起始物質(zhì)的量濃度為

 

mol/L；生成SO₃的化學反應速率為

 

mol/（L?min）．
（2）如圖是一種以銅、稀硫酸為原料生產(chǎn)藍礬的生產(chǎn)流程示意圖．

①生成CuSO₄的總反應為2Cu+O₂+2H₂SO₄=2CuSO₄+2H₂O，少量Fe₂（SO₄）₃起催化作用，使反應按以下兩步完成：
第一步：Cu+2Fe³⁺=2Fe²⁺+Cu²⁺，
第二步：

 

（用離子方程式表示）
②調(diào)節(jié)溶液pH為3～4的目的是

 

，調(diào)節(jié)時加入的試劑可以為

 

．（選填序號）
a．NaOH溶液     b．CuO粉末     c．Cu₂（OH）₂CO₃d．氨水
（3）納米TiO₂是優(yōu)良的光敏催化劑．工業(yè)上用鈦鐵礦制得粗TiO₂；再轉(zhuǎn)化為TiCl₄（l）；由TiCl₄（l）制取納米TiO₂的方法之一是將TiCl₄氣體導入氫氧火焰中（700～1000℃）進行水解．
已知：TiO₂（s）+2Cl₂（g）═TiCl₄（l）+O₂（g）△H=+140kJ?mol^-1
2C（s）+O₂（g）═2CO（g）△H=-221kJ?mol^-1
①寫出TiO₂和焦炭、氯氣反應生成TiCl₄和CO的熱化學方程式：

 

．
②寫出上述TiCl₄（l）制取納米TiO₂的化學方程式：

 

．

Answer 1

考點：化學平衡的影響因素,熱化學方程式,化學平衡建立的過程

專題：化學反應中的能量變化,化學平衡專題

分析：（1）①B為活化能，活化能的大小與反應熱無關，加催化劑降低反應所需的活化能；
②根據(jù)化學平衡三段式列式計算，結(jié)合計算公式，c=

n

V

；v=

△c

△t

；
（2）①依據(jù)催化劑是改變反應速率本身化學性質(zhì)和質(zhì)量保持不變分析反應過程，催化劑參與反應，最后重新形成；
②生產(chǎn)流程示意圖分析可知，調(diào)節(jié)溶液pH為3～4的目的是沉淀鐵離子形成氫氧化鐵沉淀，調(diào)節(jié)時加入的試劑應和酸反應，同時應避免引入新的雜質(zhì)；
（3）①依據(jù)熱化學方程式和蓋斯定律計算得到所需熱化學方程式；
②由TiCl₄（l）制取納米TiO₂的方法之一是將TiCl₄氣體導入氫氧火焰中（700～1000℃）進行水解生成TiO₂和氯化氫；

解答： 解：（1）①A、C分別表示反應物總能量的生成物總能量，B為活化能，活化能的大小與反應熱無關，加催化劑降低反應所需的活化能，該反應通常用V₂O₅作催化劑，則加V₂O₅會使圖中B點降低，
故答案為：降低；
 ②一定條件下，SO₂與空氣反應tmin后，SO₂和SO₃物質(zhì)的量濃度分別為a mol/L和b mol/L，依據(jù)化學平衡三段式列式計算；
              2SO₂ （g）+O₂（g）?2SO₃（g）
起始量（mol/L）  a+b                0
變化量（mol/L）  b         0.5b      b
tmin量（mol/L）  a                   b
則SO₂起始物質(zhì)的量濃度為（a+b）mol/L，生成SO₃的化學反應速率=

bmol/L

tmin

=

b

t

mol/L?min；
故答案為：a+b； 

b

t

；
（2）①總反應為2Cu+O₂+2H₂SO₄=2CuSO₄+2H₂O，少量Fe₂（SO₄）₃起催化作用，參與反應過程，本身化學性質(zhì)和質(zhì)量不變，使反應按以下兩步完成第一步：Cu+2Fe³⁺=2Fe²⁺+Cu²⁺，第二步反應，酸溶液中亞鐵離子被氧氣氧化重新生成鐵離子，反應的離子方程式為：4Fe²⁺+O₂+4H⁺=4Fe³⁺+2H₂O；
故答案為：4Fe²⁺+O₂+4H⁺=4Fe³⁺+2H₂O；
②生產(chǎn)流程示意圖分析可知，調(diào)節(jié)溶液pH為3～4的目的是沉淀鐵離子形成氫氧化鐵沉淀，調(diào)節(jié)時加入的試劑應和酸反應，同時應避免引入新的雜質(zhì)，
a．NaOH溶液會引入雜質(zhì)離子鈉離子，故a不符合；     
b．CuO粉末和酸反應可以調(diào)節(jié)溶液PH同時不引入雜質(zhì)，故b符合；     
c．Cu₂（OH）₂CO₃  和溶液中酸反應可以調(diào)節(jié)溶液PH．同時不引入新的離子雜質(zhì)，故c符合；
d．氨水調(diào)節(jié)溶液PH，會引入雜質(zhì)離子銨根離子，故d不符合；
故答案為：將Fe³⁺轉(zhuǎn)化為Fe（OH）₃沉淀除去；  b，c；
（3）①a、TiO₂（s）+2Cl₂（g）═TiCl₄（l）+O₂（g）△H=+140kJ?mol^-1
b、2C（s）+O₂（g）═2CO（g）△H=-221kJ?mol^-1
得到a+b得到TiO₂和焦炭、氯氣反應生成TiCl₄和CO的熱化學方程式：TiO₂（s）+2Cl₂（g）+2C（s）=TiCl₄（l）+2CO（g）△H=-81 kJ?mol^-1；
故答案為：TiO₂（s）+2Cl₂（g）+2C（s）=TiCl₄（l）+2CO（g）△H=-81 kJ?mol^-1；
②由TiCl₄（l）制取納米TiO₂的方法之一是將TiCl₄氣體導入氫氧火焰中（700～1000℃）進行水解生成TiO₂和氯化氫，反應的化學方程式為：TiCl₄+2H₂O

高溫  .

TiO₂+4HCl；
故答案為：TiCl₄+2H₂O

高溫  .

TiO₂+4HCl；

點評：本題考查了化學平衡影響因素的分析判斷，平衡計算應用，混合物分離方法和流程判斷，化學反應能量變化和熱化學方程式書寫，掌握基礎是關鍵，題目難度中等．