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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2mol CO、3mol H2和2mol CH3OH充入容积为2L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19.2t甲醇,至少需额外补充H2 t.(3)用甲醇-空气碱性(KOH)燃料电池作电源电解精炼粗铜(如图),在接通电路一段时间后纯Cu质量增加6.4g.①请写出燃料电池中的负极反应式: .②燃料电池正极消耗空气的体积是 (标准状况,空气中O2体积分数以20%计算).试题及答案-解答题-云返教育
试题详情
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2mol CO、3mol H
2
和2mol CH
3
OH充入容积为2L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19.2t甲醇,至少需额外补充H
2
t.
(3)用甲醇-空气碱性(KOH)燃料电池作电源电解精炼粗铜(如图),在接通电路一段时间后纯Cu质量增加6.4g.
①请写出燃料电池中的负极反应式:
.
②燃料电池正极消耗空气的体积是
(标准状况,空气中O
2
体积分数以20%计算).
试题解答
见解析
(1)从图示可知氯化时的反应物、生成物,再根据得失电子和原子守恒即可得出该反应的方程式;
(2)①根据浓度熵数值和平衡常数的大小关系来判断;
②根据CO和H
2
合成甲醇的方程式:CO(g)+2H
2
(g)?CH
3
OH(g)以及2FeTiO
3
+6C+7Cl
2
2FeCl
3
+2TiCl
4
+6CO和2NaCl+2H
2
O
2NaOH+H
2
↑+Cl
2
↑得到相应关系式来计算;
(3)①根据负极反应=总反应-正极反应来回答;
②根据电路中的电子守恒来计算回答.
(1)从图示可知氯化时的反应物为FeTiO
3
、C、Cl
2
,生成物为FeCl
3
、TiCl
4
、CO,再根据得失电子和原子守恒即可得出该反应的方程式为
2FeTiO
3
+6C+7Cl
2
2FeCl
3
+2TiCl
4
+6CO,故答案为:2FeTiO
3
+6C+7Cl
2
=2FeCl
3
+2TiCl
4
+6CO;
(2)①将2mol CO、3mol H
2
和2mol CH
3
OH充入容积为2L的密闭容器中,此状态的浓度熵Qc=
=
=0.44>0.27,即Qc>K,
所以此时反应将向逆反应方向进行,故答案为:向逆反应方向进行;
②由方程式CO(g)+2H
2
(g)?CH
3
OH(g)、2FeTiO
3
+6C+7Cl
2
2FeCl
3
+2TiCl
4
+6CO和2NaCl+2H
2
O
2NaOH+H
2
↑+Cl
2
↑得如下关系式:
6CH
3
OH→6CO→7Cl
2
→7H
2
,而6CH
3
OH→12H
2
,故每生产6molCH
3
OH(192g)需额外补充5molH
2
(10g),则生产19.2t甲醇,至少需额外补充1.0t氢气,故答案为:1.0;
(3)甲醇-空气碱性(KOH)燃料电池的总反应为:3O
2
+2CH
3
OH+4OH
-
=2CO
3
2-
+6H
2
O,正极反应式为:3O
2
+12e
-
+6H
2
O=12OH
-
,负极反应=总反应-正极反应,
即为:CH
3
OH-6e
-
+8OH
-
=CO
3
2-
+6H
2
O,故答案为:CH
3
OH-6e
-
+8OH
-
=CO
3
2-
+6H
2
O;
电解精炼粗铜时,阴极电极反应为:Cu
2+
+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:3O
2
+12e
-
+6H
2
O=12OH
-
,转移电子0.2mol,
消耗氧气0.05mol,折合成空气为0.25mol,在标准状况下的体积为5.6,故答案为:5.6 L.
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解答题
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