(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
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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

通电
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2FeCl3+2TiCl4+6CO和2NaCl+2H2O

通电

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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.

(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

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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

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2FeCl3+2TiCl4+6CO、2NaCl+2H2O

通电

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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.