Question

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

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

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

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。

則從反應開始到建立平衡，v(H₂)為___________ ；
該溫度下的化學平衡常
數為___________。
②在其它條件不變，只改變其中的一個條件，該小組同學
根據實驗繪制如下圖像，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的基礎。
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：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）根據流程圖可知FeTiO₃、C、Cl₂反應生成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消物質的量為：1900g÷190g/mol=10mol，根據FeTiO₃可知生成的FeCl₃和TiCl₄物質的量相等，都是10mol，根據Cl元素守恒Cl₂的物質的量為(30mol+40mol)÷2=35mol，所以消耗Cl₂在標準狀況下的體積為：35mol×22.4L/mol=784L。
（2）首先寫出金屬Mg還原TiCl₄制取金屬Ti (s)的化學方程式，并注明狀態：2Mg（s）+TiCl₄(g)=2MgCl₂(s)+
Ti(s)，然后根據蓋斯定律求焓變，?H=2?H₁—?H₂=-478kJ?mol?¹，可得熱化學方程式。
（3）①v(H₂)=v(CH₃OH)=2×0.75mol/L÷10min=0.15mo?L^-1?min^-1；根據三段式進行計算：
CO(g) + 2H₂(g)  CH₃OH(g)
起始濃度(mol?L?¹)    1       2             0 
轉化濃度(mol?L?¹)    0.75    1.5            0.75
平衡濃度(mol?L?¹)    0.25    0.5            0.75
則化學平衡常數為：0.75mol/L÷[0.25mol/L×(0.5mol/L )²] =12(mol?L?¹)^-2
② A、CO與H₂生成CH₃OH的反應為放熱反應，350℃大于300℃，反應速率加快，平衡向逆反應方向移動，甲醇的物質的量減小，正確；B、該反應正反應方向氣體系數減小，所以增大壓強平衡向右移動，甲醇的物質的量增大，圖像錯誤；C、該反應為放熱反應，350℃大于300℃，反應速率加快，平衡向逆反應方向移動，甲醇的物質的量減小，圖像錯誤；D、催化劑能加快反應速率，但不影響化學平衡，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：Cl₂+H₂OH⁺+Cl?+HClO，加入鹽酸控制陽極區溶液的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。