Question

某经济开发区将钛冶炼厂与氯碱厂、甲醇厂组成了一个产业链（如图所示），大大地提高了资源利用率，减少了环境污染。

请填写下列空白：

（1）电解饱和食盐水的离子方程式           。若用石墨作电极电解500 mL饱和食盐水，当两极共收集到标准状况下的气体1.12 L（不考虑气体的溶解）时，所得溶液的pH为           （假设反应前后溶液体积不变）。

（2）写出钛铁矿经氯化得到四氯化钛的化学方程式：               。

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

①已知该反应在300℃时的化学平衡常数为0.27，该温度下将2 mol CO、3 mol H₂和2 mol CH₃OH充入容积为2 L的密闭容器中，此时反应将       （填字母编号）

A.向正反应方向进行  B.向逆反应方向进行  C.处于平衡状态

②若不考虑生产过程中物质的任何损失，该产业链中每合成19.2 t甲醇，至少需额外补充H₂          t。

（4）用甲醇-空气碱性（KOH）燃料电池作电源电解精炼粗铜（含铁、锌等杂质，如图），在接通电路一段时间后纯Cu质量增加6.4 g。

请写出电解精炼过程中杂质参加的一个电极反应：            。

②燃料电池正极消耗氧气的体积是            （标准状况）。

（5）氢气是合成氨气的重要原料。

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

写出氨气被一氧化氮氧化生成氮气和气态水的热化学方程式：                 。

Answer

⑴2Cl-+2H2O2OH－+H2↑+Cl2↑（不写条件扣1分）13

（2）2FeTiO3＋6C＋7Cl2＝2FeCl3＋2TiCl4＋6CO

（3）①向逆反应方向进行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（完全正确得分）

【解析】

试题分析：（1）电解饱和食盐水的离子方程式为2Cl-+2H2O2OH－+H2↑+Cl2↑。若用石墨作电极电解500 mL饱和食盐水，当两极共收集到标准状况下的气体1.12 L（不考虑气体的溶解）时，物质的量是1.12L÷22.4L/mol＝0.05mol，其中氢气和氯气均是0.025mol，因此生成的氢氧化钠是0.05mol，浓度是0.05mol÷0.5L＝0.1mol/L，所以所得溶液的pH为13。

（2）根据流程图判断：反应物FeTiO3、C、Cl2，得到的产物是FeCl3、TiCl4、CO，则钛铁矿经氯化得到四氯化钛的化学方程式为：2FeTiO3＋ 6C＋7Cl2＝2FeCl3＋2TiCl4＋6CO；

（3）①该反应在 300 ℃时的化学平衡常数为0.27，该温度下将2 mol CO、3 mol H2和2 mol CH3OH充入容积为 2 L的密闭容器中，Qc=1/（1×1.5×1.5）＝0.44＞K，此时反应将向逆反应方向进行；

②由方程式CO（g）+2H2（g）CH3OH（g）、2FeTiO3+6C+7Cl22FeCl3+2TiCl4+6CO、2NaCl+2H2O2NaOH+H2↑+Cl2↑得如下关系式：6CH3OH→6CO→7Cl2→7H2，而6CH3OH→12H2，故每生产6molCH3OH（192g）需额外补充5molH2（10g），则生产19.2t甲醇，至少需额外补充1.0t氢气；

（4）①电解精炼过程中杂质参加的一个电极反应为Zn-2e－=Zn2＋（或者Fe-2e－=Fe2＋）；

②电解精炼粗铜时，阴极电极反应为：Cu2++2e-=Cu，当生成6.4g纯铜，至少转移电子0.2mol，燃料电池的正极反应为：3O2+12e-+6H2O=12OH-，转移电子0.2mol，消耗氧气0.05mol，在标准状况下的体积为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

则根据盖斯定律可知①－②×5即得到氨气被一氧化氮氧化生成氮气和气态水的热化学方程式为4NH3（g）+6NO（g）＝5N2（g）+6H2O（g） △H=－1808kJ·mol－1。

考点：考查化学方程式的书写、化学平衡移动、反应热计算以及电化学原理的应用等。