（14分）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

Question

（14分）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）写出钛铁矿经氯化得到四氯化钛的化学方程式： 。（2）由CO和H 2 合成甲醇是放热的，方程式是：CO(g)＋2H 2 (g) CH 3 OH(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 H 2 和2 mol CH 3 OH充入容积为2 L的密闭容器中，此时反应将 （填“向正反应方向进行”、“向逆反应方向进行”或“处于平衡状态”）。②下图表示合成甲醇反应达到平衡后，每次只改变温度、压强、催化剂中的某一条件，反应速率υ与时间t的关系。其中表示平衡混合物中的甲醇的含量最高的一段时间是 。图中t 3 时改变的条件可能是 。 （3）某同学设计了一个甲醇燃料电池，并用该电池电解200mL—定浓度NaCl与CuSO 4 混合溶液，其装置如图： ①写出甲中通入甲醇这一极的电极反应式 。②理论上乙中两极所得气体的体积随时间变化的关系如丙图所示（气体体积已换算成标准状况下的体积），写出在t 1 后,石墨电极上的电极反应式 ，原混合溶液中NaCl的物质的量浓度为 mol/L。（假设溶液体积不变）

Answer 1

⑴ 2FeTiO 3 ＋6C＋7Cl 2 ＝2FeCl 3 ＋2TiCl 4 ＋6CO（2分） ⑵① 向逆反应方向进行（2分） ②t 2 ~t 3   （2分）升高温度 （2分） （3）①CH 3 OH-6e － +8OH － =CO 3 2 － +6H 2 O（2分） ②4OH - -4e － =O 2 ↑+2H 2 O （2分）   0.1（2分）

试题分析：⑴据流程图，钛铁矿氯化过程中反应物有FeTiO 3 、C、Cl 2 、，生成物有FeCl 3 、TiCl 4 、CO，然后根据氧化还原反应的配平方法将其配平。 ⑵①此时该反应的浓度商Q c ＝ ＞0.27（K），说明反应向逆反应方向进行； ②结合反应[CO(g)＋2H 2 (g) CH 3 OH(g)，正反应放热]，并据图可确定“t 1 ～t 2 ”是加压，“t 3 ～t 4 ”是加热（升高温度），“t 5 ～t 6 ”是加催化剂；在t 2 ~t 3 时间段内平衡混合物中的甲醇的含量最高。 ⑶①装置甲为甲醇燃料电池，通入甲醇一极为负极，先根据得失电子守恒有CH 3 OH-6e － ――CO 3 2 － ，再根据电荷守恒有CH 3 OH-6e － +8OH ― ――CO 3 2 － ，最后根据原子守恒得CH 3 OH-6e － +8OH － =CO 3 2 － +6H 2 O。 ②装置乙为电解池，铁电极为阴极，该极发生的电极反应依次为Cu 2+ +2e － =Cu，2H + +2e － =H 2 ↑；石墨为阳极，该极发生的电极反应式依次为2Cl － －2e － =Cl 2 ↑，4OH － －4e － =O 2 ↑+2H 2 O；据此可确定在t 1 后，石墨电极上的电极反应式为4OH - -4e － =O 2 ↑+2H 2 O；根据在t 1 前发生的电极反应“2Cl － －2e － =Cl 2 ↑”可计算原混合溶液中NaCl的物质的量浓度： 。