Question

（18分）鈦被譽為“二十一世紀(jì)的金屬”，用途廣泛。按下圖所示組成的產(chǎn)業(yè)鏈可以大大提高資源利用率并能減少環(huán)境污染。請回答下列問題：

（1）已知中FeTiO₃元素的化合價為+3，鈦鐵礦經(jīng)氯化法得到四氯化鈦的過程中________元素被氧化，每生產(chǎn)1. 9kgTiCl₄消耗Cl₂在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積為________L。

則金屬Mg還原TiCl₄制取金屬Ti (s)的熱化學(xué)方程式為___________.
（3）某化學(xué)興趣小組探究外界條件對合成甲醇反應(yīng)的影響。

①在300℃時，向體積為1L的密閉容器中加入2mol H₂和1mol CO，CO和CH₃OH(g)的濃度隨時間變化如圖所示。

則從反應(yīng)開始到建立平衡，v(H₂)為___________ ；
該溫度下的化學(xué)平衡常
數(shù)為___________。
②在其它條件不變，只改變其中的一個條件，該小組同學(xué)
根據(jù)實驗繪制如下圖像，其中與事實相符的是為___________（填
序號）。

（4）電解飽和食鹽水是氯堿工業(yè)的基礎(chǔ)。
①電解飽和食鹽水的離子方程式為為___________ 。
②電解時用鹽酸控制陽極區(qū)溶液的pH在2～3，鹽酸的作用為為___________。（用必要的離子方程式和文字說明）

Answer 1

（18分）
（1）Ti、C（2分），784（3分）
（2）2Mg（s）+TiCl₄(g)=2MgCl₂(s)+Ti(s) ?H=-478kJ?mol?¹（2分）
（3）①0.15mo?L^-1?min^-1（2分）  12（2分）
②AD（3分）（缺1項扣1分，有錯誤選項不給分）
（4）①2Cl?+2H₂O H₂↑+Cl₂↑+2OH?（2分）
②Cl₂與H₂O反應(yīng)：Cl₂+H₂OH⁺+Cl?+HClO，增大H⁺濃度使平衡逆向移動，減少Cl₂在水中的溶解，有利于Cl₂逸出。（2分）

試題分析：（1）根據(jù)流程圖可知FeTiO₃、C、Cl₂反應(yīng)生成FeCl₃、TiCl₄、CO，化合價升高的元素為Ti和C，所以Ti和C元素被氧化；1. 9kgTiCl₄消物質(zhì)的量為：1900g÷190g/mol=10mol，根據(jù)FeTiO₃可知生成的FeCl₃和TiCl₄物質(zhì)的量相等，都是10mol，根據(jù)Cl元素守恒Cl₂的物質(zhì)的量為(30mol+40mol)÷2=35mol，所以消耗Cl₂在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積為：35mol×22.4L/mol=784L。
（2）首先寫出金屬Mg還原TiCl₄制取金屬Ti (s)的化學(xué)方程式，并注明狀態(tài)：2Mg（s）+TiCl₄(g)=2MgCl₂(s)+
Ti(s)，然后根據(jù)蓋斯定律求焓變，?H=2?H₁—?H₂=-478kJ?mol?¹，可得熱化學(xué)方程式。
（3）①v(H₂)=v(CH₃OH)=2×0.75mol/L÷10min=0.15mo?L^-1?min^-1；根據(jù)三段式進行計算：
CO(g) + 2H₂(g)  CH₃OH(g)
起始濃度(mol?L?¹)    1       2             0 
轉(zhuǎn)化濃度(mol?L?¹)    0.75    1.5            0.75
平衡濃度(mol?L?¹)    0.25    0.5            0.75
則化學(xué)平衡常數(shù)為：0.75mol/L÷[0.25mol/L×(0.5mol/L )²] =12(mol?L?¹)^-2
② A、CO與H₂生成CH₃OH的反應(yīng)為放熱反應(yīng)，350℃大于300℃，反應(yīng)速率加快，平衡向逆反應(yīng)方向移動，甲醇的物質(zhì)的量減小，正確；B、該反應(yīng)正反應(yīng)方向氣體系數(shù)減小，所以增大壓強平衡向右移動，甲醇的物質(zhì)的量增大，圖像錯誤；C、該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，350℃大于300℃，反應(yīng)速率加快，平衡向逆反應(yīng)方向移動，甲醇的物質(zhì)的量減小，圖像錯誤；D、催化劑能加快反應(yīng)速率，但不影響化學(xué)平衡，圖像正確。    
（4）①電解飽和食鹽水生成H₂、Cl₂、NaOH，離子方程式為：2Cl?+2H₂O H₂↑+Cl₂↑+2OH?
②因為陽極生成Cl₂，Cl₂能溶于H₂O且與水反應(yīng)：Cl₂+H₂OH⁺+Cl?+HClO，加入鹽酸控制陽極區(qū)溶液的pH在2～3，增大H⁺濃度使平衡逆向移動，減少Cl₂在水中的溶解，有利于Cl₂逸出。