金属钛()在航空航天、医疗器械等工业领域有着重要用途。回答下列问题：

1. 金属钛( $\text{[math]}$ )在航空航天、医疗器械等工业领域有着重要用途。回答下列问题：

(1) 目前生产钛的方法之一是将金红石( $\text{[math]}$ )转化为 $\text{[math]}$ ，再进一步还原 $\text{[math]}$ 得到钛。 $\text{[math]}$ 转化为 $\text{[math]}$ 有直接氯化法和碳氯化法。在 $\text{[math]}$ 时反应的热化学方程式及其平衡常数如下：

直接氯化： $\text{[math]}$ ， $\text{[math]}$

碳氯化： $\text{[math]}$ ， $\text{[math]}$

运用以上数据分析，你认为以上两个方法更优越的是，理由是。

(2) 已知 $\text{[math]}$ ， $\text{[math]}$ 和 $\text{[math]}$ 类似，只取决于反应体系的始态和终态。根据如图回答问题。

① $\text{[math]}$ 时，反应 $\text{[math]}$ 自发进行(填“能”或“不能”)。

② $\text{[math]}$ 时， $\text{[math]}$ $\text{[math]}$ 。

(3) 钛酸锂是一种理想的嵌入型电极材料。某新型钛酸锂电池与普通石墨烯锂电池相比，电位比较高，安全性相较好，工作原理如图所示。

①电池的正极为(填“M”或“N”)

②放电时， $\text{[math]}$ 通过隔膜向极(填“M”或“N”)移动。

③放电时，电极N的电极反应式为。

【考点】

盖斯定律及其应用; 化学电源新型电池; 焓变和熵变; 化学平衡常数;

【答案】

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综合题普通

1. 甲醇 $\text{[math]}$ 是重要的能源物质，研究甲醇具有重要意义。

(1) $\text{[math]}$ 燃烧热 $\text{[math]}$ 分别 $\text{[math]}$ 和 $\text{[math]}$ ，则 $\text{[math]}$ 与 $\text{[math]}$ 反应生成 $\text{[math]}$ 和 $\text{[math]}$ 热化学反应方程式：。

(2) 利用工业气中的 $\text{[math]}$ 可制取甲醇，其反应为： $\text{[math]}$ 。常温常压下已知下列反应的能量变化如图所示：

写出由二氧化碳和氢气制备甲醇的热化学方程式：。

(3) 为提高甲醇燃料的利用率，科学家发明了一种甲醇-空气燃料电池(装置甲)，电解质是掺入了 $\text{[math]}$ 的 $\text{[math]}$ 晶体，在高温下它能传导 $\text{[math]}$ 离子。以该电池为电源，通过装置乙实现铁棒上镀铜。

①b处应通入(填“ $\text{[math]}$ ”或“ $\text{[math]}$ ”)，a处电极上的反应是。

②电镀结束后，装置乙中 $\text{[math]}$ 的物质的量浓度(填“变大”“变小”或“不变”)。

③该过程若完全反应，装置乙中阴极质量变化 $\text{[math]}$ ，则装置甲中理论上消耗甲醇 $\text{[math]}$ 。

(4) 甲醇对水质会造成一定的污染，有一种电化学法可消除这种污染，其原理是：通电后将 $\text{[math]}$ 氧化成 $\text{[math]}$ ，然后以 $\text{[math]}$ 作氧化剂把水中的甲醇氧化成 $\text{[math]}$ 而净化。实验室用图装置模拟该过程。写出阳极电极反应式：。

综合题困难

工业上使用黄铁矿 $\text{[math]}$ 制硫酸。

Ⅰ．掺烧 $\text{[math]}$ 和 $\text{[math]}$ ，用于制铁精粉和硫酸

（1）已知： $\text{[math]}$ 为吸热反应。 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ 时， $\text{[math]}$ 固体在 $\text{[math]}$ 氧气中完全燃烧生成气态 $\text{[math]}$ 和 $\text{[math]}$ 固体，放出 $\text{[math]}$ 热量。

① $\text{[math]}$ 与 $\text{[math]}$ 反应的热化学方程式为。

②将 $\text{[math]}$ 与 $\text{[math]}$ 掺烧(混合燃烧)，其目的包括(填字母)。

a．节约燃料和能量 b．为制备硫酸提供原料 c．减少空气污染

（2） $\text{[math]}$ 常带一定量的结晶水。 $\text{[math]}$ 分解脱水反应的能量变化如下图所示。

① $\text{[math]}$ $\text{[math]}$ 。

②为维持炉内温度基本不变， $\text{[math]}$ 所带结晶水越多，掺烧比 $\text{[math]}$ 应。(填“增大”“减小”或“不变”)。

Ⅱ．传统工业中以黄铁矿为原料制备硫酸的原理如图所示：

（3）上述生产过程中采用了多种措施加快反应速率，如：。

（4）已知： $\text{[math]}$ ，在不同温度和压强下，平衡时 $\text{[math]}$ 的转化率如下表所示：

温度 $\text{[math]}$	平衡时 $\text{[math]}$ 的转化率 $\text{[math]}$
温度 $\text{[math]}$	$\text{[math]}$	$\text{[math]}$	$\text{[math]}$
450	$\text{[math]}$	$\text{[math]}$	$\text{[math]}$
550	$\text{[math]}$	$\text{[math]}$	$\text{[math]}$

①上述数据表明， $\text{[math]}$ 是(填“吸热”或“放热”)反应。

②结合平衡移动原理解释相同温度下达到平衡时 $\text{[math]}$ 的转化率随压强变化的原因：。

综合题普通

3. CO₂是导致温室效应的主要气体，为减少CO₂对环境造成的影响，可采用以下方法将其资源化利用。回答下列问题：

(1) 工业上用CO₂与H₂反应合成甲醇(a和b均大于零)：

① $\text{[math]}$ $\text{[math]}$ $\text{[math]}$ kJ⋅mol^-1

② $\text{[math]}$ $\text{[math]}$ $\text{[math]}$ kJ⋅mol^-1

③ $\text{[math]}$ $\text{[math]}$ $\text{[math]}$

则 $\text{[math]}$ (用含 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ 的代数式表示)， $\text{[math]}$ kJ⋅mol^-1(用含a、b的代数式表示)。在恒温恒容的密闭容器中，充入等物质的量的CO₂和H₂发生反应③，下列能说明该反应达到化学平衡状态的是(填序号)

A．混合气体密度保持不变 B．H₂的转化率保持不变

C．CO₂的体积分数保持不变 D． $\text{[math]}$

(2) CO₂催化加氢法制乙烯：反应原理为 $\text{[math]}$ $\text{[math]}$ kJ⋅mol^-1。向2 L的恒容密闭容器中加入1 mol CO₂和3 molH₂ ，在催化剂作用下发生反应，测得平衡时体系中各气体的物质的量随温度的变化关系如图所示。

①图中曲线代表乙烯的物质的量随温度的变化关系的是(填字母)。

②T₁℃时，H₂的平衡转化率为%(保留三位有效数字)，化学平衡常数K=L^3.mol^-3

综合题普通