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業鏈可以大大提高資源利用率，減少環境污染．

請回答下列問題：
（1）電解食鹽水時，總反應的離子方程式

 

．
（2）已知：
①Mg（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，發生反應：CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g），n（CH₃OH）與反應時間t的關系如圖2所示．
①該反應在溫度T₁、T₂下的平衡常數K（T₁）

 

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

 

mol?L^-1（用圖中數據表示）
③在溫度T₂下，若開始加入CO和H₂的量是原來的2倍，則下列說法正確的是

 

（填字母序號）
a．H₂的平衡轉化率降低          
b．CH₃OH（g）的平衡濃度變為n（B）mol?L^-1
c．達到平衡所用時間大于t_Bmin  
d．平衡時混合氣體的密度變為原來的2倍
（4）以甲醇、空氣、燒堿溶液為原料，石墨為電極可構成燃料電池．該電池中負極的電極反應式為

 

．

Answer 1

考點：化學平衡的計算,用蓋斯定律進行有關反應熱的計算,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）依據蓋斯定律解答即可；
（3）①由圖象可知，溫度越高，到達平衡時甲醇的物質的量越小，升高溫度平衡向逆反應移動，平衡常數減小；
②根據圖中甲醇的濃度變化計算出甲醇的反應速率，進而計算氫氣的反應速率；
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，加入的量大，平衡右移再次平衡；
（4）甲醇燃料電池中，負極上甲醇失電子發生氧化反應．

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，到達平衡時甲醇的物質的量越小，升高溫度平衡向逆反應移動，平衡常數減小，故T₁、T₂下的平衡常數K（T₁）＞K（T₂）；
故答案為：＞；
②甲醇的反應速率V（CH₃OH）=

△c

△t

=

n(A) 2

tA

，根據物質的反應速率之比等于計量數之比，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，加入的量大，平衡右移再次平衡，
a．平衡右移，H₂的平衡轉化率增大，故a錯誤；
b．加入CO和H₂的量是原來的2倍，CH₃OH（g）的平衡濃度變變大，故b錯誤；
c．加入CO和H₂的量是原來的2倍，濃度變大，反應速率加快，達到平衡所用時間小于t_Bmin，故C錯誤；
d．質量變為原來的2倍，而容器體積不變，平衡時混合氣體的密度變為原來的2倍，故d正確；
故答案為：d；
（4）該燃料電池中，負極上甲醇失電子和氫氧根離子反應生成碳酸根離子和水，電極反應式為CH₃OH-6e^-+8OH^-═CO₃^2-+6H₂O，
故答案為：CH₃OH-6e^-+8OH^-═CO₃^2-+6H₂O．

點評：本題考查了有關反應熱的計算，原電池原理與電解原理，明確物質的量與熱量的成正比的關系是解答的關鍵，難度中等．