Question

节能减排是中国转型发展的必经之路，工业生产中联合生产是实现节能减排的重要措施，下图是几种工业生产的联合生产工艺：

请回答下列问题：

（1）装置甲为电解池（惰性电极），根据图示转化关系可知：A为__________（填化学式），阴极反应式为__________。

（2）装置丙的反应物为Ti，而装置戊的生成物为Ti，这两个装置在该联合生产中并不矛盾，原因是__________装置戊进行反应时需要的环境为__________（填字母序号）．

A．HCl气体氛围中      B．空气氛围中        C．氩气氛围中      D．水中

（3）装置乙中发生的是工业合成甲醇的反应：CO（g）+2H₂（g）=CH₃OH（g）△H＜0．

①该反应在不同温度下的化学平衡常数（K）如下表：

温度/℃	250	350
K	2.041	x

符合表中的平衡常数x的数值是__________（填字母序号）．

A．0      B．0.012      C．32.081      D．100

②若装置乙为容积固定的密闭容器，不同时间段各物质的浓度如下表：

	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

反应从2min到4min之间，H₂的平均反应速率为__________，反应达到平衡时CO的转化率为__________，反应在第2min时改变了反应条件，改变的条件可能是__________（填字母序号）．

A．使用催化剂      B．降低温度     C．增加H₂的浓度

Answer

（1）Cl2；2H++2e-=H2↑；

（2）进入装置丙的Ti含有的杂质较多，从装置戊中出来的Ti较为纯净；C；

（3）①B；②0.3mol•L-1•min-1；62.5%；A；

【解析】

试题分析：（1）装置甲为电解池，用惰性电极电解饱和氯化钠溶液，A和金属钛反应生成四氯化钛，故A为氯气；电解饱和氯化钠溶液阴极上是溶液中氢离子得到电子发生还原反应生成氢气，电极反应式为：2H++2e-=H2 ↑；故答案为：Cl2；2H++2e-=H2↑；

（2）反应前有金属钛，戊装置生成钛，前后并不矛盾，一开始是含有较多杂质的钛和氯气反应生成四氯化钛后再用金属钠还原，制得较为纯净的钛，故从戊装置中出来的金属钛较纯净．金属钠能与空气、水、氯化氢反应，故装置戊反应的环境为在惰性气体的氛围中进行，选项中只有氩气氛围中符合，故选C；故答案为：进入装置丙的Ti含有的杂质较多，从装置戊中出来的Ti较为纯净；C；

（3）①反应为放热反应，故温度升高平衡逆向进行，平衡常数K减小，250℃时平衡常数为2.041，则350℃时的平衡常数小于2.041，故答案为：B；

②反应从2min到4min之间，反应速率之比等于化学方程式计量数之比，氢气的反应速率为CO反应速率的2倍，V（H2）=2V（CO）=2×=0.3mol•L-1•min-1；反应达到平衡时CO的转化率=×100%=×100%=62.5%，反应第2min时未达到平衡状态，改变了反应条件，反应速率比0-2min增大，说明改变的条件是加入了催化剂，选A；故答案为：0.3mol•L-1•min-1；62.5%；A；

考点：考查了化学平衡的计算；原电池和电解池的工作原理的相关知识。