Question

[化学选修2化学与技术]某化工厂将钛、氯碱工业和甲醇联合生产，大大提高了原料的利用率，并减少环境污染。流程如图1所示：

图1                                         图2

回答下列问题：

（1）写出以石墨为电极电解饱和食盐水的离子方程式

图2所示是典型氯碱工业的关键设备——离子交换膜电解槽，该电解槽的特点是用离子交换膜将槽分隔为左右两室，它能够阻止一些物质通过，也能允许一些物质通过。下列有关说法正确的是         （填字母代号）．

A．离子交换膜的特点是允许气体分子通过，而不允许阴离子通过

B．图2中X是指氧气

C．电解槽右室的电极反应式为2H⁺＋2e^一=H₂ ↑

D．电解槽左室也称为阴极室

（2）写出钛铁矿在高温下与焦炭经氯化得四氯化钛的化学反应方程式                    ；

生成2 mol四氯化钛时转移的电子的物质的量为             mol。

（3）利用生成的甲醉和NaOH溶液可以生产甲醇燃料电池，负极电极反应式为             。

(4）钛广泛应用于航天领域。氩气在冶炼钛的流程中所起的作用是                     。

(5)利用CO和H₂制备甲醇

①已知H₂(g）、CO(g)和CH₃OH(1)的燃料热分别为-285.8kJ•mol^-1、-283.0kJ•mol^-1和-726.5kJ•mol^-1．写出CO和H₂制备液态甲醇的热化学方程                。

②假设联合生产中各原料利用率为100%，若得到6mol甲醇，则需再补充标准状况下的H₂        L。

Answer

（1） 2Cl－+2H2O电解Cl2↑+H2↑+2OH－；C

（2）2FeTiO3+6C+7 Cl22FeCl3+2TiCl4+6CO；14

（3）CH3OH+8OH－– 6e－=CO32－+6H2O（4）保护气作用

（5）①CO(g)+2H2(g)=CH3OH(l) ΔH＝–128.6 kJ/mol ②112

【解析】

试题分析：(1) 以石墨为电极电解饱和食盐水的离子方程式是2Cl－+2H2O电解Cl2↑+H2↑+2OH－；A．阴离子交换膜只有阴离子自由通过，阳离子和分子不能通过，错误；B．根据图知，左边半室氯离子放电生成氯气，右边半室氢离子放电生成氢气，则X是氯气、Y是氢气，错误；C．电解槽右室中氢离子放电，电极反应式为2H++2e-═H2↑，正确； D．电解槽左室中电极为阳极，所以左室为阳极室，右室为阴极室，错误；(2) 钛铁矿在高温下与焦炭经氯化得四氯化钛、FeCl3、CO，反应的化学反应方程式是2FeTiO3 + 6C + 7 Cl2 2FeCl3 + 2TiCl4 + 6CO；根据方程式中电子转移与元素化合价升降关系可知：每反应产生2molTiCl4，转移电子的物质的量是2+12=14mol； (3) 利用生成的甲醉和NaOH溶液可以生产甲醇燃料电池，通入燃料甲醇的电极为负极，失去电子，发生氧化反应，由于电解质溶液为碱，所以反应产生CO32-，负极电极反应式为CH3OH+8OH－– 6e－=CO32－+6H2O (4) 钛广泛应用于航天领域。冶炼钛需要高温环境，在高温下冶炼产生的金属单质容易与氧气发生反应，为防止其被氧化，要在惰性气体氩气中进行。即氩气在冶炼钛的流程中所起的作用是保护气作用；(5) CO燃烧的热化学方程式：CO(g)+1/2O2(g)═CO2（g）△H=-283kJ•/mol①H2燃烧的热化学方程式：2 H2（g）+ O2（g）═2 H2O（l）△H=-285.8×2kJ/mol； ②CH3OH燃烧的热化学方程式：CH3OH（l）+3/2O2（g）═CO2（g）+2H2O（l）△H=-726.5kJ•mol；③根据盖斯定律将①+②+（-③）可得：CO(g)+2H2(g)═CH3OH（l）△H=-128.1KJ/mol；②假设联合生产中各原料利用率为100%，若得到6mol甲醇，则需要6molCO和12molH2，根据制取水煤气的反应方程式：C+H2O(g)CO(g)+H2(g)可知反应产生的二者的物质的量的比是1:1；所以需再补充6molH2，其在标准状况下体积是V(H2)=6mol×22.4L/mol=112L。

考点：考查电解原理的应用、金属的冶炼方法、盖斯定律的应用及原电池反应原理的应用的知识。