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1、化学反应原理大题讲解：1（15分）TiO2在工业生产和日常生活中有重要用途。I、工业上用钛矿石（FeTiO3，含FeO、Al2O3、SiO2等杂质）经过下述反应制得：其中，步骤发生的反应为：2H2SO4+FeTiO3=TiOSO4+FeSO4+2H2O。（1）净化钛矿石时，是否需要除去杂质FeO？答：_（填“需要”或“不需要”）（2）净化钛矿石时，需用浓氢氧化钠溶液来处理，写出该过程中发生反应的化学方程式。答： 。II、TiO2可通过下述两种方法制备金属钛：方法一是电解TiO2来获得Ti（同时产生O2）：将处理过的TiO2作阴极，石墨为阳极，熔融CaCl2为电解液，用碳块作电解槽池。（3）阴极
2、反应的电极反应式为_。（4）电解过程中需定期向电解槽池中加入碳块的原因是_。方法二是先将TiO2与Cl2、C反应得到TiCl4，再用镁还原得到Ti。因下述反应难于发生：TiO2 (s) +2Cl2 (g) TiCl4(l) + O2 (g) H = +151 kJmol-1所以不能直接由 TiO2 和 Cl2 反应（即氯化反应）来制取TiCl4。当往氯化反应体系中加入碳后，碳与上述反应发生耦合，使得反应在高温条件下能顺利进行。（5）已知：C(s) + O2 (g) = CO2 (g) H = - 394 kJmol-1。请填空：TiO2 (s) + C (s) +2Cl2 (g) = TiCl
3、4 (l) + CO2 (g) H = _（6）从化学平衡的角度解释：往氯化反应体系中加入碳时，氯化反应能顺利进行的原因。答：_。2使用石油热裂解的副产物CH4来制取CO和H2，其生产流程如下图：（1）此流程的第I步反应为：CH4(g) + H2O(g) CO(g) + 3H2(g)，一定条件下CH4的平衡转化率与温度、压强的关系如图a。则P1_P2。（填“”或“”） 100时，将1 mol CH4和2 mol H2O通入容积为100L的恒容密闭容器中，达到平衡时CH4的转化率为0.5。此时该反应的平衡常数K_。（2）此流程的第II步反应的平衡常数随温度的变化如下表：温度/400500830平
4、衡常数K1091从上表可以推断：该反应是 反应（填“吸热”或“放热”），若在500时进行，设起始时CO和H2O的起始浓度均为0.020mol/L，在该条件下，反应达到平衡时，CO的转化率为 。下图表示该反应在t1时刻达到平衡、在t2时刻因改变某个条件引起浓度变化的情况：图中t2时刻发生改变的条件是 （写出一种）。（3）工业上常利用反应产生的CO和H2合成可再生能源甲醇。已知CO(g)、CH3OH(l)的燃烧热分别为283.0 kJmol-1和726.5 kJmol-1，则CH3OH(l)不完全燃烧生成CO(g)和H2O(l)的热化学方程式为 。合成甲醇的方程式为：CO(g)+2H2(g)CH3
5、OH(g) H 0。在230C270最为有利。为研究合成气最合适的起始组成比n(H2):n(CO)，分别在230、250和270进行实验，结果如右图所示。其中270的实验结果所对应的曲线是_（填字母）；当曲线X、Y、Z对应的投料比达到相同的CO平衡转化率时，对应的反应温度与投较比的关系是 。当投料比为11，温度为230，平衡混合气体中，CH3OH的物质的量分数为 （保留1位小数）。3（11分）I在体积恒定的密闭容器中，充入2mol CO2和5mol H2，一定条件下发生反应：CO2(g) + 3H2(g) CH3OH(g) + H2O(g) H = -49.0 kJ/mol。测得CO2和CH3
6、OH(g)的浓度随时间变化如图所示：（1）从反应开始到第10min，H2的转化率为 ，在该条件下，反应的平衡常数K= ，如果在某一时刻保持温度不变，只改变浓度，使c(CO2)=1.00mol/L，c(H2)=0.40mol/L，c(CH3OH)=c(H2O)=0.80mol/L，则平衡 （选填序号）。a向正反应方向移动 b向逆反应方向移动c不移动 d无法确定平衡移动方向（2）下列措施中能使n(CH3OH)/n(CO2)增大的是 （选填序号）。a升高温度 b充入He(g)，使体系压强增大c将H2O(g)从体系中分离 d再充入l mol CH3OH(g) II熔融碳酸盐燃料电池（MCFS），发明于
7、1889年。现有一个碳酸盐燃料电池，以一定比例Li2CO3和Na2CO3低熔混合物为电解质，操作温度为650，在此温度下以镍为催化剂，以煤气（CO、H2的体积比为1:1）直接作燃料，其工作原理如图所示。用电器A级B级CO+H2H2O+CO22CO2O24e-H2O+3CO24e-6502CO32-请回答下列问题：（1）A电极的电极反应方程式为 。（2）常温下，用石墨作电极，以此电源电解一定量的CuSO4溶液。当两极产生的气体体积相同时停止通电，若电解后溶液的体积为2L，溶液的pH=1（不考虑水解产生的H+），则阳极产生的气体的物质的量是 。4. （15分）SO2随意排放会造成严重的大气污染。下
8、列是某小组同学设计处理烟气（主要含SO2、N2、O2、粉尘）中SO2的方法。（1）方法一：利用氯碱工业产品处理含SO2的烟气，流程如下： 烟气 SO2回收氯碱工业NaHSO3HCl吸收装置回收装置合成塔 “吸收装置”中发生反应的离子方程式是 ；合成塔中每合成1 mol 气体放出热量92.3 kJ（25 、101 kPa），反应的热化学方程式是 ；上述流程中循环利用的物质是 。（2）方法二：利用FeCl3溶液的氧化性吸收烟气中的SO2。 该反应的离子方程式是 （反应a）。为验证该反应，同学们将SO2通入0.05 molL-1 FeCl3溶液中，溶液很快由黄色变为红褐色；将溶液长时间放置后，最终变
9、为浅绿色。关于红褐色液体，以下是同学们的分析推测与实验。分析推测实验步骤甲：生成了Fe(OH)3胶体乙：经查阅资料，可能发生反应：Fe3+6SO2 Fe(SO2)（反应b）.制备Fe(OH)3胶体并检验.分别向Fe(OH)3胶体和该红褐色液体中加入适量铁粉，振荡后前者不变色，后者变为浅绿色 利用胶体的 （填性质）可以检验步骤中是否得到了Fe(OH)3胶体； 根据反应b，说明步骤中液体颜色变化的原因是 （用离子方程式及必要的文字说明）； 经讨论后得出结论：FeCl3溶液和SO2反应过程中，反应a、b在体系中共存。请从化学反应速率和反应限度的角度分析，SO2通入FeCl3溶液中产生上述现象的原因是
10、 。5.（14分）重铬酸钠俗称红矾钠（Na2Cr2O72H2O）是重要的化工产品和强氧化剂。工业制备的流程如下：请回答： （1）已知Fe(CrO2)2中铬元素是+3价，则Fe(CrO2)2中铁元素是 价。（2）化学上可将某些盐写成氧化物的形式，如Na2SiO3可写成Na2OSiO2，则Fe(CrO2)2 可写成 。（3）煅烧铬铁矿时，矿石中难溶的Fe(CrO2)2生成可溶于水的Na2CrO4，反应化学方程式如下： 4Fe(CrO2)2+8Na2CO3+7O2 = 2Fe2O3+8Na2CO4+8CO2为了加快该反应的反应速率，可采取的措施是 。（4）已知CrO42-在不同的酸性溶液中有不同的反
11、应，如： 2CrO42- + 2H+ = Cr2O72- + H2O ; 3CrO42- + 4H+ = Cr3O102- + 2H2O 往混合溶液甲中加入硫酸必须适量的原因是 。 混合溶液乙中溶质的化学式是 。（5）+3、+6价铬都有很强的毒性，+6价铬的毒性更高，可诱发肺癌和鼻咽癌， 所以制取红矾钠后的废水中含有的Cr2O72必须除去。 工业上可用电解法来处理含Cr2O72的废水，下图为电解装置示意图（电极材料分别为铁和石墨）。通电后，Cr2O72在b极附近转变为Cr3+，一段时间后Cr3+最终可在a极附近变成Cr(OH)3沉淀而被除去。 a电极的电极反应式是 ，b电极附近反应的离子方程式
12、是 。6.（13分）工业上用某矿渣（含有Cu2O、Al2O3、Fe2O3、SiO2）提取铜的操作流程如下:电解调pH= xCuNaClO 沉淀B调pH= yNaOH 沉淀C稀硫酸过滤反应 矿渣固体混合物A已知： Cu2O + 2H+ = Cu + Cu2+ + H2O沉淀物Cu(OH)2Al(OH)3Fe(OH)3Fe(OH)2开始沉淀pH5.44.01.15.8沉淀完全pH6.75.23.28.8 （1）固体混合物A中的成分是 。 （2）反应完成后，铁元素的存在形式为 。（填离子符号） 请写出生成该离子的离子方程式 。 （3）x、y对应的数值范围分别是 、 。 （4）电解法获取Cu时，阴极反应式为 ，阳极反应式为 。 （5）下列关于NaClO调pH的说法正确的是 。 a. 加入NaClO可使溶液的pH降低 b. NaClO能调节pH的主要原因是由于发生反应ClO+ H+HClO
