Question

由于催化劑可以為化學(xué)工業(yè)生產(chǎn)帶來巨大的經(jīng)濟(jì)效益，催化劑研究和尋找一直是受到重視的高科技領(lǐng)域．
（1）V₂O₅是接觸法制硫酸的催化劑．如圖為硫酸生產(chǎn)過程中2SO₂ （g）+O₂（g）?2SO₃（g）△H=-196.6kJ?mol^-1反應(yīng)過程的能量變化示意圖．
①V₂O₅的使用會(huì)使圖中B點(diǎn)

 

（填“升高”、“降低”）
②一定條件下，SO₂與空氣反應(yīng)tmin后，SO₂和SO₃物質(zhì)的量濃度分別為a mol/L和b mol/L，則SO₂起始物質(zhì)的量濃度為

 

mol/L；生成SO₃的化學(xué)反應(yīng)速率為

 

mol/（L?min）．
（2）如圖是一種以銅、稀硫酸為原料生產(chǎn)藍(lán)礬的生產(chǎn)流程示意圖．

①生成CuSO₄的總反應(yīng)為2Cu+O₂+2H₂SO₄=2CuSO₄+2H₂O，少量Fe₂（SO₄）₃起催化作用，使反應(yīng)按以下兩步完成：
第一步：Cu+2Fe³⁺=2Fe²⁺+Cu²⁺，
第二步：

 

（用離子方程式表示）
②調(diào)節(jié)溶液pH為3～4的目的是

 

，調(diào)節(jié)時(shí)加入的試劑可以為

 

．（選填序號(hào)）
a．NaOH溶液     b．CuO粉末     c．Cu₂（OH）₂CO₃d．氨水
（3）納米TiO₂是優(yōu)良的光敏催化劑．工業(yè)上用鈦鐵礦制得粗TiO₂；再轉(zhuǎn)化為TiCl₄（l）；由TiCl₄（l）制取納米TiO₂的方法之一是將TiCl₄氣體導(dǎo)入氫氧火焰中（700～1000℃）進(jìn)行水解．
已知：TiO₂（s）+2Cl₂（g）═TiCl₄（l）+O₂（g）△H=+140kJ?mol^-1
2C（s）+O₂（g）═2CO（g）△H=-221kJ?mol^-1
①寫出TiO₂和焦炭、氯氣反應(yīng)生成TiCl₄和CO的熱化學(xué)方程式：

 

．
②寫出上述TiCl₄（l）制取納米TiO₂的化學(xué)方程式：

 

．

Answer 1

考點(diǎn)：化學(xué)平衡的影響因素,熱化學(xué)方程式,化學(xué)平衡建立的過程

專題：化學(xué)反應(yīng)中的能量變化,化學(xué)平衡專題

分析：（1）①B為活化能，活化能的大小與反應(yīng)熱無關(guān)，加催化劑降低反應(yīng)所需的活化能；
②根據(jù)化學(xué)平衡三段式列式計(jì)算，結(jié)合計(jì)算公式，c=

n

V

；v=

△c

△t

；
（2）①依據(jù)催化劑是改變反應(yīng)速率本身化學(xué)性質(zhì)和質(zhì)量保持不變分析反應(yīng)過程，催化劑參與反應(yīng)，最后重新形成；
②生產(chǎn)流程示意圖分析可知，調(diào)節(jié)溶液pH為3～4的目的是沉淀鐵離子形成氫氧化鐵沉淀，調(diào)節(jié)時(shí)加入的試劑應(yīng)和酸反應(yīng)，同時(shí)應(yīng)避免引入新的雜質(zhì)；
（3）①依據(jù)熱化學(xué)方程式和蓋斯定律計(jì)算得到所需熱化學(xué)方程式；
②由TiCl₄（l）制取納米TiO₂的方法之一是將TiCl₄氣體導(dǎo)入氫氧火焰中（700～1000℃）進(jìn)行水解生成TiO₂和氯化氫；

解答： 解：（1）①A、C分別表示反應(yīng)物總能量的生成物總能量，B為活化能，活化能的大小與反應(yīng)熱無關(guān)，加催化劑降低反應(yīng)所需的活化能，該反應(yīng)通常用V₂O₅作催化劑，則加V₂O₅會(huì)使圖中B點(diǎn)降低，
故答案為：降低；
 ②一定條件下，SO₂與空氣反應(yīng)tmin后，SO₂和SO₃物質(zhì)的量濃度分別為a mol/L和b mol/L，依據(jù)化學(xué)平衡三段式列式計(jì)算；
              2SO₂ （g）+O₂（g）?2SO₃（g）
起始量（mol/L）  a+b                0
變化量（mol/L）  b         0.5b      b
tmin量（mol/L）  a                   b
則SO₂起始物質(zhì)的量濃度為（a+b）mol/L，生成SO₃的化學(xué)反應(yīng)速率=

bmol/L

tmin

=

b

t

mol/L?min；
故答案為：a+b； 

b

t

；
（2）①總反應(yīng)為2Cu+O₂+2H₂SO₄=2CuSO₄+2H₂O，少量Fe₂（SO₄）₃起催化作用，參與反應(yīng)過程，本身化學(xué)性質(zhì)和質(zhì)量不變，使反應(yīng)按以下兩步完成第一步：Cu+2Fe³⁺=2Fe²⁺+Cu²⁺，第二步反應(yīng)，酸溶液中亞鐵離子被氧氣氧化重新生成鐵離子，反應(yīng)的離子方程式為：4Fe²⁺+O₂+4H⁺=4Fe³⁺+2H₂O；
故答案為：4Fe²⁺+O₂+4H⁺=4Fe³⁺+2H₂O；
②生產(chǎn)流程示意圖分析可知，調(diào)節(jié)溶液pH為3～4的目的是沉淀鐵離子形成氫氧化鐵沉淀，調(diào)節(jié)時(shí)加入的試劑應(yīng)和酸反應(yīng)，同時(shí)應(yīng)避免引入新的雜質(zhì)，
a．NaOH溶液會(huì)引入雜質(zhì)離子鈉離子，故a不符合；     
b．CuO粉末和酸反應(yīng)可以調(diào)節(jié)溶液PH同時(shí)不引入雜質(zhì)，故b符合；     
c．Cu₂（OH）₂CO₃  和溶液中酸反應(yīng)可以調(diào)節(jié)溶液PH．同時(shí)不引入新的離子雜質(zhì)，故c符合；
d．氨水調(diào)節(jié)溶液PH，會(huì)引入雜質(zhì)離子銨根離子，故d不符合；
故答案為：將Fe³⁺轉(zhuǎn)化為Fe（OH）₃沉淀除去；  b，c；
（3）①a、TiO₂（s）+2Cl₂（g）═TiCl₄（l）+O₂（g）△H=+140kJ?mol^-1
b、2C（s）+O₂（g）═2CO（g）△H=-221kJ?mol^-1
得到a+b得到TiO₂和焦炭、氯氣反應(yīng)生成TiCl₄和CO的熱化學(xué)方程式：TiO₂（s）+2Cl₂（g）+2C（s）=TiCl₄（l）+2CO（g）△H=-81 kJ?mol^-1；
故答案為：TiO₂（s）+2Cl₂（g）+2C（s）=TiCl₄（l）+2CO（g）△H=-81 kJ?mol^-1；
②由TiCl₄（l）制取納米TiO₂的方法之一是將TiCl₄氣體導(dǎo)入氫氧火焰中（700～1000℃）進(jìn)行水解生成TiO₂和氯化氫，反應(yīng)的化學(xué)方程式為：TiCl₄+2H₂O

高溫  .

TiO₂+4HCl；
故答案為：TiCl₄+2H₂O

高溫  .

TiO₂+4HCl；

點(diǎn)評(píng)：本題考查了化學(xué)平衡影響因素的分析判斷，平衡計(jì)算應(yīng)用，混合物分離方法和流程判斷，化學(xué)反應(yīng)能量變化和熱化學(xué)方程式書寫，掌握基礎(chǔ)是關(guān)鍵，題目難度中等．