题目
题型:不详难度:来源:
如下图所示,将钛厂、氯碱厂和甲醇厂组成产业链可大大提高资源利用率,减少环境污染。
请填写下列空白:
(1)用惰性电极电解2 L食盐水时,总反应的离子方程式_______________________________,当阴极上产生224 mL气体(标准状况)时,所得溶液的pH= (假设电解前后溶液体积不变,食盐水足量)。
(2)写出高温下钛铁矿经氯化得到四氯化钛的化学方程式 。(提示:FeTiO3中Ti为+4价)
(3)反应2Mg+TiCl42MgCl4+Ti在Ar气氛中进行的理由是____________________。
(4)二甲醚是一种重要的清洁燃料,可以通过甲醇分子间脱水制得:
2CH3OH(g)CH3OCH3(g)+H2O(g) ΔH=" -23.5" kJ/mol
T1 ℃时,在恒容密闭容器中建立上述平衡,体系中各组分浓度随时间变化如下图所示。
①T1 ℃时,该反应的平衡常数为 ;
②相同条件下,若改变起始浓度,某时刻各组分浓度依次为c(CH3OH)="0.4" mol/L、c(H2O)="0.6" mol/L、(CH3OCH3)="1.2" mol/L,此时正、逆反应速率的大小:v正 v逆(填“>”、“<”或“=”)。
(5)在上述产业链中,合成192吨甲醇理论上需额外补充H2__________吨 (不考虑生产过程中物质的任何损失)。
答案
(2)2FeTiO3+6C+7Cl22TiCl4+2FeCl3+6CO;
(3)防止高温下Mg、Ti与空气中的O2(或CO2、N2)反应; (4) ①5 ②> (5)10
解析
试题分析:(1)用惰性电极电解食盐水时,总反应的离子方程式是2Cl-+2H2O2OH-+H2↑+Cl2↑。阴极是氢离子放电,生成氢气,氢气的物质的量是0.224L÷22.4L/mol=0.01mol,则根据方程式可知,生成的氢氧化钠是0.02mol,所以氢氧化钠溶液的浓度是0.02mol÷2L=0.01mol/L,则pH=12。
(2)高温下碳的氧化产物是CO,所以钛铁矿经氯化得到四氯化钛的化学方程式是2FeTiO3+6C+7Cl22TiCl4+2FeCl3+6CO。
(3)在高温下镁和钛均能和空气中的氧气或氮气或CO2反应,所以反应在Ar气氛中进行的理由是防止高温下Mg、Ti与空气中的O2(或CO2、N2)反应。
(4)①化学平衡常数是在一定条件下,当可逆反应达到平衡状态时,生成物浓度的幂之积和反应物浓度的幂之积的比值,所以根据图像可知平衡时甲醚、水蒸气和甲醇的浓度分别是(mol/L)1、0.8、0.4,则该反应的平衡常数K=。
②某时刻各组分浓度依次为c(CH3OH)="0.4" mol/L、c(H2O)="0.6" mol/L、(CH3OCH3)="1.2" mol/L,此时<5,所以正反应速率大于逆反应速率。
(5)根据由方程式CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)、2FeTiO3+6C+7Cl2=2FeCl3+2TiCl4+6CO和2NaCl+2H2O=2NaOH+H2↑+Cl2↑可得如下关系式:6CH3OH→6CO→7Cl2→7H2,而6CH3OH→12H2,故每生产6molCH3OH(192g)需额外补充5molH2(10g),则生产192t甲醇,至少需额外补充10t氢气。
点评:该题是高考中的常见题型,难度大,综合性强,对学生的要求高。试题在注重对基础知识巩固和训练的同时,侧重对学生能力的培养和解题方法的指导与训练,有利于培养学生的逻辑推理能力,提高学生灵活运用基础知识解决实际问题的能力,提升学生的学科素养。该类试题要求学生能够具备通过对自然界、生产、生活和科学实验中化学现象以及相关模型、图形和图表等的观察,获取有关的感性知识和印象,并运用分析、比较、概括、归纳等方法对所获取的信息进行初步加工和应用的能力;能够敏捷、准确地获取试题所给的相关信息,并与已有知识整合,在分析评价的基础上应用新信息的能力。
核心考点
试题【钛(Ti)被称为继铁、铝之后的第三金属,也有人说21世纪是钛的世纪。钛在地壳中的含量并不少,但钛的冶炼技术还未获得突破,目前钛只用于尖端领域。如下图所示,将钛厂】;主要考察你对反应速率与平衡的有关计算等知识点的理解。[详细]
举一反三
A.反应容器中压强不随时间变化而变化 |
B.反应容器中P、Q、R、S四者共存 |
C.P和R的生成速率相等 |
D.反应容器中物质的总物质的量保持不变 |
A. 两种不同的温度比较:T1>T2
B. A、C两点的反应速率:A〉C
C. B、C两点的气体的平均相对分子质量:B<C
D. 由状态B到状态A,可以用加热的方法实现
(1)已知该产业链中某反应的平衡常数表达式为:
它所对应反应的化学方程式为_______。
已知在一定温度下,在同一平衡体系中各反应及平衡常数如下:
则K1、K2、K3之间的关系为_______。
(2)煤化工通常通过研究不同温度下平衡常数以解决各种实际问题。已知等体积的一氧化碳和水蒸气进入反应器时,发生如下反应:, 该反应平衡常数随温度的变化如下:
该反应的逆反应方向是_______反应(填“吸热”或“放热”),若在500℃时进行,设起始时CO和H2O的起始浓度均为0.020mol/L,在该条件下,反应达到平衡时CO的转化率为_______。
(3)甲醇是一种新型的汽车动力燃料,可通过CO和H2化合制备甲醇,该反应的热化学方程式为:
下列描述中能说明上述反应已达平衡的是_______;
A. 容器内气体的平均摩尔质量保持不变
B.
C. 容器中气体的压强保持不变
D. 单位时间内生成n molCO的同时生成2n mol H2
(4)甲醇-空气燃料电池(DMFC)是一种高效能、轻污 染电动汽车的车载电池,其工作原理如下图所示,该燃料电池的电池反应式为,则负极的电极反应式为_______。
(5) CO2在自然界循环时可与CaCO3反应,CaCO3是一种难溶物质,其。 CaCl2溶液与Na2CO3溶液混合可形成CaCO3沉淀。现将CaCl2溶液与的Na2CO3溶液等体积混合,则生成沉淀时原CaCl2溶液的最小浓度为_______。
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