（2013•北京模拟）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1所示），既提高了资源利用率，又减少了
（2013•北京模拟）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1所示），既提高了资源利用率，又减少了环境污染．
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合成甲醇的方程式为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）用甲醇一空气碱性（KOH）燃料电池作电源电解精炼粗铜（如图2所示），在接通电路一段时间后纯Cu质量增加3.2g．
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）．
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合成甲醇的方程式为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）用甲醇一空气碱性（KOH）燃料电池作电源电解精炼粗铜（如图2所示），在接通电路一段时间后纯Cu质量增加3.2g．
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）．
赞 huq19 春芽
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解题思路：（1）分析流程可知，钛铁矿经氯化得到四氯化钛、氯化铁和一氧化碳；依据原子守恒配平写出；
（2）①依据浓度商和平衡常数比较分析判断反应进行的方向；
②根据CO和H2合成甲醇的方程式：CO（g）+2H2（g）⇌CH3OH（g）以及2FeTiO3+6C+7Cl2
2FeCl3+2TiCl4+6CO和2NaCl+2H2O
2NaOH+H2↑+Cl2↑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．
（2）①依据浓度商和平衡常数比较分析判断反应进行的方向；
②根据CO和H2合成甲醇的方程式：CO（g）+2H2（g）⇌CH3OH（g）以及2FeTiO3+6C+7Cl2
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（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FeTiO3、C、Cl2，生成物为FeCl3、TiCl4、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2FeTiO3+6C+7Cl2
通电
.
2FeCl3+2TiCl4+6CO，
故答案为：2FeTiO3+6C+7Cl2=2FeCl3+2TiCl4+6CO；
（2）①将2mol CO、3mol H2和2mol CH3OH充入容积为2L的密闭容器中，此状态的浓度熵Qc=
c(CH3OH)
c(CO)c(H2)=
2mol
2L
2mol
2L×(
3mol
2L)2=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）+2H2（g）⇌CH3OH（g）、2FeTiO3+6C+7Cl2
通电
.
2FeCl3+2TiCl4+6CO、2NaCl+2H2O
通电
.
2NaOH+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，故答案为：1.0；
（3）甲醇-空气碱性（KOH）燃料电池的总反应为：3O2+2CH3OH+4OH-=2CO32-+6H2O，正极反应式为：3O2+12e-+6H2O=12OH-，负极反应=总反应-正极反应，即为：CH3OH-6e-+8OH-=CO32-+6H2O，
故答案为：CH3OH-6e-+8OH-=CO32-+6H2O；
电解精炼粗铜时，阴极电极反应为：Cu2++2e-=Cu，当生成3.2g纯铜，至少转移电子0.1mol，燃料电池的正极反应为：3O2+12e-+6H2O=12OH-，转移电子0.1mol，消耗氧气0.025mol，折合成空气为0.125mol，在标准状况下的体积为2.8，故答案为：2.8 L．
点评：
本题考点： 化学平衡的计算；化学方程式的有关计算；化学电源新型电池．
考点点评： 本题是一道有关电解原理的应用知识题目，要求学生具有分析和解决问题的能力，难度较大．
1年前
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1年前1个回答
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