Question

【題目】常溫下鈦的化學(xué)活性很小，在較高溫度下可與多種物質(zhì)反應(yīng)。工業(yè)上由金紅石（含TiO2大于96％）為原料生產(chǎn)鈦的流程如下：

（1）TiCl4遇水強(qiáng)烈水解，寫出其水解的化學(xué)方程式___________________。

（2）①若液氯泄漏后遇到苯，在鋼瓶表面氯與苯的反應(yīng)明顯加快，原因是___________。

②Cl2含量檢測儀工作原理如下圖，則Cl2在Pt電極放電的電極反應(yīng)式為_______。

③實驗室也可用KClO3和濃鹽酸制取Cl2，方程式為：KClO3+ 6HCl(濃) =" KCl" + 3Cl2↑+ 3H2O。

當(dāng)生成6.72LCl2（標(biāo)準(zhǔn)狀況下）時，轉(zhuǎn)移的電子的物質(zhì)的量為____mol。

（3）一定條件下CO可以發(fā)生如下反應(yīng)：4H2(g)+2CO(g)CH3OCH3(g)+H2O(g) △H。

①該反應(yīng)的平衡常數(shù)表達(dá)式為K=_____________。

②將合成氣以n(H2)/n(CO)=2通入1 L的反應(yīng)器中，CO的平衡轉(zhuǎn)化率隨溫度、壓強(qiáng)變化關(guān)系如圖所示，下列判斷正確的是___________（填序號）。

a．△H <0

b．P1<P2<P3

c．若在P3和316℃時，起始時n(H2)/n(CO)=3，則達(dá)到平衡時，CO轉(zhuǎn)化率小于50％

③采用一種新型的催化劑（主要成分是Cu-Mn的合金），利用CO和H2制備二甲醚（簡稱DME）。觀察下圖回答問題。

催化劑中n(Mn)/n(Cu)約為___________時最有利于二甲醚的合成。

Answer 1

【答案】TiCl4+ 4H2O＝Ti(OH)4↓+ 4HCl↑或TiCl4+ 3H2O＝H2TiO3↓+ 4HCl↑ 鐵與氯氣反應(yīng)生成的氯化鐵，對氯與苯的反應(yīng)有催化作用 Cl2+ 2e-+ 2Ag+= 2AgCl 0.5 c(CH3OCH3)c(H2O)/[c(H2)4c(CO)2] a 2.0

【解析】

(1) TiCl4遇水強(qiáng)烈水解，生成氯化氫和氫氧化鈦，化學(xué)方程式是TiCl4+ 4H2O＝Ti(OH)4↓+ 4HCl↑；或TiCl4+ 3H2O＝H2TiO3↓+ 4HCl↑；

（2）①氯氣與鋼瓶中的鐵反應(yīng)生成的氯化鐵對氯氣與苯的反應(yīng)有催化作用，所以鋼瓶表面氯與苯的反應(yīng)明顯加快；

②根據(jù)圖可知，銀離子向通入氯氣的一極移動，說明通入氯氣的一極是陰極，所以氯氣得到電子生成氯離子與銀離子反應(yīng)生成氯化銀沉淀，電極反應(yīng)式是Cl2+ 2e-+ 2Ag+= 2AgCl；

③根據(jù)KClO3+ 6HCl(濃) = KCl + 3Cl2↑+ 3H2O，當(dāng)生成6.72LCl2（標(biāo)準(zhǔn)狀況下）物質(zhì)的量是0.3mol時，消耗氯酸鉀的物質(zhì)的量是0.1mol，氯酸鉀中Cl元素的化合價從+5價降低到0價，得到5個電子，則0.1mol氯酸鉀參加反應(yīng)得到電子的物質(zhì)的量是0.5mol，所以該過程中轉(zhuǎn)移的電子的物質(zhì)的量為0.5mol；

（3）①根據(jù)平衡常數(shù)的定義，可知該反應(yīng)的平衡常數(shù)可表示為K=c(CH3OCH3)c(H2O)/[c(H2)4c(CO)2]；

②a、壓強(qiáng)一定時，溫度升高，CO的轉(zhuǎn)化率降低，說明升高溫度，平衡逆向移動，則該反應(yīng)是放熱反應(yīng)，△H <0，正確；

b、壓強(qiáng)增大，平衡正向移動，則CO的轉(zhuǎn)化率增大，所以P1>P2>P3，錯誤；

c、若在P3和316℃時，起始時n(H2)/n(CO)=3，即增大氫氣的濃度而CO的濃度不變，則平衡正向移動，所以達(dá)到平衡時CO的轉(zhuǎn)化率增大，大于50%，錯誤；

答案選a；

③根據(jù)圖可知，當(dāng)CO的轉(zhuǎn)化率最大、DME的選擇性最大值時對應(yīng)的橫坐標(biāo)大約在2.0附近，所以n(Mn)/n(Cu)約為2.0時最有利于二甲醚的合成。