Question

10．節(jié)能減排是中國轉型發(fā)展的必經之路，工業(yè)生產中聯(lián)合生產是實現(xiàn)節(jié)能減排的重要措施．下圖是幾種工業(yè)生產的聯(lián)合生產工藝：

請回答下列問題：
（1）裝置甲為電解池（惰性電極），根據(jù)圖示轉化關系可知：A為Cl₂（填化學式），陰極反應式為2H⁺+2e^-=H₂↑．
（2）裝置丙的反應物為Ti，而裝置戊的生成物為Ti，這兩個裝置在該聯(lián)合生產中并不矛盾，原因是進入裝置丙的Ti含有的雜質較多，從裝置戊中出來的Ti較為純凈
裝置戊進行反應時需要的環(huán)境為C（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：CO（g）+2H₂（g）=CH₃OH（g）△H＜0．
①該反應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B（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，不同時間段各物質的濃度如下表：

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

反應從2min到4min之間，H₂的平均反應速率為0.3mol•L^-1•min^-1．反應達到平衡時CO的轉化率為62.5%．反應在第2min時改變了反應條件，改變的條件可能是A（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式為CH₃OH+8OH^--6e^-=CO₃^2-+6H₂O．

Answer 1

分析 （1）裝置甲為電解池，用惰性電極電解飽和氯化鈉溶液，A和金屬鈦反應生成四氯化鈦，故A為氯氣；電解飽和氯化鈉溶液陰極上是溶液中氫離子得到電子生成氫氣；（2）反應前有金屬鈦，戊裝置生成鈦，一開始是含有較多雜質的鈦和氯氣反應生成四氯化鈦后再用金屬鈉還原，制得較為純凈的鈦，目的是提純鈦；金屬鈉能與空氣、水、氯化氫反應，故裝置戊反應的環(huán)境為在惰性氣體的氛圍中進行．
（3）①反應為放熱反應，故溫度升高，K減小，250℃時平衡常數(shù)為2.041，則350℃時的平衡常數(shù)小于2.041；
②反應從2min到4min之間，反應速率之比等于化學方程式計量數(shù)之比，氫氣的反應速率為CO反應速率的2倍，反應達到平衡時CO的轉化率=$\frac{消耗量}{起始量}$×100%，反應第2min改變了反應條件，反應速率比0-2min增大，改變的條件是加入了催化劑；
（4）裝置己是甲醇燃料電池，在堿性條件下，負極的電極反應為燃料失電子發(fā)生氧化反應，在堿性溶液中甲醇失電子反應生成碳酸鹽．

解答 解：（1）裝置甲為電解池，用惰性電極電解飽和氯化鈉溶液，A和金屬鈦反應生成四氯化鈦，故A為氯氣；電解飽和氯化鈉溶液陰極上是溶液中氫離子得到電子發(fā)生還原反應生成氫氣，電極反應式為：2H⁺+2e^-=H₂ ↑；
故答案為：Cl₂；2H⁺+2e^-=H₂↑；
（2）反應前有金屬鈦，戊裝置生成鈦，前后并不矛盾，一開始是含有較多雜質的鈦和氯氣反應生成四氯化鈦后再用金屬鈉還原，制得較為純凈的鈦，故從戊裝置中出來的金屬鈦較純凈．金屬鈉能與空氣、水、氯化氫反應，故裝置戊反應的環(huán)境為在惰性氣體的氛圍中進行，選項中只有氬氣氛圍中符合，故選C；
故答案為：進入裝置丙的Ti含有的雜質較多，從裝置戊中出來的Ti較為純凈；C；
（3）①反應為放熱反應，故溫度升高平衡逆向進行，平衡常數(shù)K減小，250℃時平衡常數(shù)為2.041，則350℃時的平衡常數(shù)小于2.041，故答案為：B；
②反應從2min到4min之間，反應速率之比等于化學方程式計量數(shù)之比，氫氣的反應速率為CO反應速率的2倍，V（H₂）=2V（CO）=2×$\frac{0.6mol/L-0.3mol/L}{4min-2min}$=0.3mol•L^-1•min^-1；反應達到平衡時CO的轉化率=$\frac{消耗量}{起始量}$×100%=$\frac{0.8mol/L-0.3mol/L}{0.8mol/L}$×100%=62.5%，反應第2min時未達到平衡狀態(tài)，改變了反應條件，反應速率比0-2min增大，說明改變的條件是加入了催化劑，選A；
故答案為：0.3mol•L^-1•min^-1；62.5%；A；
（4）裝置己是甲醇燃料電池，在堿性條件下，負極的電極反應為燃料失電子發(fā)生氧化反應，在堿性溶液中甲醇失電子反應生成碳酸鹽負極的電極反應為：CH₃OH+8OH^--6e^-=CO₃^2-+6H₂O，故答案為：CH₃OH+8OH^--6e^-=CO₃^2-+6H₂O．

點評 本題考查了工業(yè)制備物質原理分析，電解池、原電池原理和電極反應書寫方法，化學平衡影響因素的分析判斷，注意平衡計算的理解應用，掌握基礎是關鍵，題目難度中等．