Question

黨的十八大報告中首次提出“美麗中國”的宏偉目標。節(jié)能減排是中國轉(zhuǎn)型發(fā)展的必經(jīng)之路，工業(yè)生產(chǎn)中聯(lián)合生產(chǎn)是實現(xiàn)節(jié)能減排的重要措施，下圖是幾種工業(yè)生產(chǎn)的聯(lián)合生產(chǎn)工藝：

 

請回答下列問題：

（1）裝置甲為電解池，根據(jù)圖示轉(zhuǎn)化關(guān)系可知：A為____________（填化學式），陰極反應(yīng)式為____________。

（2）裝置丙的反應(yīng)物為Ti，而裝置戊的生成物為Ti，這兩個裝置在該聯(lián)合生產(chǎn)中并不矛盾，原因是_________________________________________________

裝置戊進行反應(yīng)時需要的環(huán)境為________（填字母序號）。

A．HCl氣體氛圍中 B．空氣氛圍中 C．氬氣氛圍中 D．水中

（3）裝置乙中發(fā)生的是工業(yè)合成甲醇的反應(yīng)：CO（g）＋2H2（g）??CH3OH（g）　ΔH<0。

①該反應(yīng)在不同溫度下的化學平衡常數(shù)（K）如下表：

溫度/℃	250	350
K	2.041	x

 

符合表中的平衡常數(shù)x的數(shù)值是________（填字母序號）。

A．0 B．0.012 C．32.081 D．100

②若裝置乙為容積固定的密閉容器，不同時間段各物質(zhì)的濃度如下表：

	c（CO）	c（H2）	c（CH3OH）
0 min	0.8 mol·L－1	1.6 mol·L－1	0
2 min	0.6 mol·L－1	y	0.2 mol·L－1
4 min	0.3 mol·L－1	0.6 mol·L－1	0.5 mol·L－1
6 min	0.3 mol·L－1	0.6 mol·L－1	0.5 mol·L－1

 

反應(yīng)從2 min到4 min之間，H2的平均反應(yīng)速率為________。反應(yīng)達到平衡時CO的轉(zhuǎn)化率為________。反應(yīng)在第2 min時改變了反應(yīng)條件，改變的條件可能是________（填字母序號）。

A．使用催化劑 B．降低溫度

C．增加H2的濃度

（4）裝置己可以看作燃料電池，該燃料電池的負極反應(yīng)式為____________ ________________________________________________。

 

Answer 1

（1）Cl2　2H2O＋2e－=H2↑＋2OH－

（2）進入裝置丙的Ti含有的雜質(zhì)較多，從裝置戊中出來的Ti較為純凈　C

（3）①B　②0.3 mol·L－1·min－1　62.5%　A

（4）CH3OH＋8OH－－6e－=CO32—＋6H2O

【解析】（1）裝置甲為電解飽和NaCl溶液的裝置，陽極為Cl－失電子，被氧化為Cl2，陰極水電離的H＋得電子，生成氫氣和NaOH。

（2）裝置丙和裝置戊的作用是提純Ti。裝置戊中發(fā)生的反應(yīng)是鈉還原TiCl4的反應(yīng)，而高溫條件下鈉與氧氣反應(yīng)，需要無氧和無水環(huán)境。

（3）①ΔH<0，所以正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，故平衡常數(shù)隨著溫度的升高而降低，x<2.041，而且因為是可逆反應(yīng)，平衡常數(shù)不可能為0。②根據(jù)表格中CO或CH3OH的濃度可知y＝1.2 mol·L－1，所以反應(yīng)從2 min到4 min之間，H2的平均反應(yīng)速率為＝0.3 mol·L－1·min－1；4 min時，反應(yīng)達到平衡，故CO的轉(zhuǎn)化率為×100%＝62.5%；0～2 min的反應(yīng)速率比2～4 min的反應(yīng)速率小，故2 min時可能使用了催化劑。

（4）裝置己是由甲醇、氧氣、NaOH溶液構(gòu)成的燃料電池，負極反應(yīng)為甲醇在堿性條件下失電子的反應(yīng)。