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    氯碱工业是高耗能产业，为了提高原料的利用率，将电解的Y气体作为燃料电池燃料，为电解池供电；X气体作为钛的冶炼原料，在这种工艺设计中，相关物料的传输与转化关系如下图所示，其中氯碱工业装置中的电极未标出，所用的离子膜都只允许阳离子通过。如下图所示：

    （1）①上图中的节能型氯碱工业部分，X、Y分别是_______、_______(填化学式)，分析比较图示中氢氧化钠质量分数a％与b％的大小_________；

    ②分别写出燃料电池B中正极、负极上发生的电极反应正极：__________________________；负极：____________________________；

    ③这样设计的主要节(电)能之处在于(写出2处)_______________、____________。

    (2)写出钛铁矿经氯化法得到四氯化钛的化学方程式                          。

      (3)TiCl4暴露在潮湿空气中冒白烟，白烟主要为白色的二氧化钛的水合物H2Ti03，写出该反应的化学方程式                                             。

    （4）已知：①Mg(s)+Cl2 (g)=MgCl2 (g)  △H=-641kJ·mol-1

    ②1/2Ti(s)+Cl2 (g)=1/2TiCl4 (l)  △H=-385 kJ·mol-1

     写出Mg与TiCl4反应的热化学方程式                 ，

    反应在氩气氛中进行的理由是                                   。

    （1）①Cl2,H2（2分）a%<b% (1分) ②O2+4e-+2H2O=4OH-  H2-2e-+2OH-=2H2O（2分）③燃料电池可以补充电解池消耗的电能；提高产品碱液的浓度，降低能耗（其他合理答案也给分）（2分）

    （2）2FeTiO3+6C+7Cl22FeCl3+2TiCl4+6CO（2分）

    (3)TiCl4+3H2O=H2TiO3+4HCl (2分)

    （4）2Mg(s)+TiCl4(l)=2MgCl2(s)+Ti(s)；△H=-512 kJ·mol-1（3分）

    Mg和Ti都有强还原性，在氩气中可以防止被氧化 （1分）


    解析:

    （1）燃料电池中，通入空气一极为正极，通入燃料气一极为负极。①Y为氢气，氢气产生于电解池的阴极，推知产生电解池阳极的X为氯气；负极：H2-2e-+2OH-=2H2O，水增多，OH-减少，变稀，正极：O2+4e-+2H2O=4OH-，水减少，OH-增多，所以正极附近氢氧化钠溶液浓度变大，即a<b。注意，离子膜都只允许阳离子通过（水也不能通过）。(2)由流程图知，反应物为Cl2、C、FeTiO3,生成为FeCl3、TiCl4和CO (3)依题意，四氯化钛与水反应生成钛酸和氯化氢（4）由盖斯定律知，①×2-②×2得热化学反应方程式及反应热。

    练习册系列答案
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    科目：高中化学 来源： 题型：

    海水中蕴藏着丰富的资源．海水综合利用的流程图如图1．

    （1）为检验精盐纯度，需配制250mL 0.2mol/L NaCl（精盐）溶液，图2是该同学转移溶液的示意图，图中有两点错误请指出：
    未用玻璃棒引流；未采用250mL容量瓶
    未用玻璃棒引流；未采用250mL容量瓶

    （2）用NaCl做原料可以得到多种产品．
    实验室用惰性电极电解100mL 0.1mol/LNaCl溶液，若阴阳两极均得到112mL气体（标准状况，假设气体物质全部从溶液中逸出），则所得溶液的pH为
    13
    13
    （忽略反应前后溶液的体积变化）．
    （3）氯碱工业是高耗能产业，一种将电解池与燃料电池相组合的新工艺可以节（电）能30%以上．在这种工艺设计中，相关物料的传输与转化关系如图3所示，其中的电极未标出，所用的离子膜都只允许阳离子通过．

    ①图中X、Y分别是
    Cl2
    Cl2
    、
    H2
    H2
    （填化学式），②写出燃料电池B中正极发生的电极反应
    O2+4e-+2H2O=4OH-
    O2+4e-+2H2O=4OH-
    ；
    （4）图4欲实现Cu+H2SO4═CuSO4+H2，在你认为能实现该转化的装置中的括号内，标出电极材料（填“Cu”或“C”）．

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    科目：高中化学 来源： 题型：

    A、B、C、D是中学化学的常见物质，其中A、B、C均含有同一种元素．在一定条件下相互转化的关系如下图所示（部分反应中的H2O已略去）．请填空：

    （1）若A可用于自来水消毒，D是生产、生活中用量最大、用途最广的金属单质，加热蒸干B的溶液不能得到B，则B的化学式可能是
    FeCl3
    FeCl3
    ；工业上制取A的离子方程式Ⅰ为
    2Cl-+2H2O
     通电 
    .
     
    Cl2↑+H2↑+2OH-
    2Cl-+2H2O
     通电 
    .
     
    Cl2↑+H2↑+2OH-
    ．
    （2）若A是一种碱性气体，常用作制冷剂，B是汽车尾气之一，遇空气会变色，则反应①的化学方程式为
    4NH3+5O2
    催化剂
    .
    △
    4NO+6H2O
    4NH3+5O2
    催化剂
    .
    △
    4NO+6H2O
    ．
    （3）若D是氯碱工业的主要产品，B有两性，则反应②的离子方程式是
    Al（OH）3+OH-=AlO2-+2H2O
    Al（OH）3+OH-=AlO2-+2H2O
    ．
    （4）若A、C、D都是常见气体，C是形成酸雨的主要气体，则反应③的化学方程式
    2H2S+SO2=3S↓+H2O
    2H2S+SO2=3S↓+H2O
    ．
    （5）氯碱工业是高耗能产业，一种将电解池与燃料电池相组合的新工艺可以节（电）能30%以上．在这种工艺设计中，相关物料的传输与转化关系如下图所示，其中的电极未标出，所用的离子膜都只允许阳离子通过．
    Ⅰ
    ①图中X、Y分别是
    Cl2
    Cl2
    、
    H2
    H2
    （填化学式），分析比较图示中氢氧化钠质量分数a%
    ＞
    ＞
    b%（填“＞”、“=”或“＜”）
    ②写出燃料电池B中负极上发生的电极反应
    H2-2e-+2OH-=2H2O
    H2-2e-+2OH-=2H2O
    ．

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    科目：高中化学 来源： 题型：

    （2010?海南模拟）工业上电解制碱的技术是用离子交换膜法，主要原料是饱和食盐水．
    请回答下列问题：
    电解槽中部的阳离子交换膜把电解槽隔成了阴极室和阳极室，它只允许
    Na+
    Na+
    （填离子符号，下同）通过，而不允许
    Cl-、OH-
    Cl-、OH-
    和气体通过．电解法制碱的主要原料饱和食盐水是由粗盐制得，其中含有泥沙及Ca2+、Mg2+、Fe3+、SO42-等杂质，因此必须精制．精制时所用试剂为①NaOH ②Na2CO3 ③BaCl2④盐酸，这四种试剂的添加顺序为
    ③②①④或①③②④
    ③②①④或①③②④
    　（填序号）．
    氯碱工业是高耗能产业，一种将电解池与燃料电池相组合的新工艺可以节（电）能30%以上．在这种工艺设计中，相关物料的传输与转化关系如下图所示，其中的电极未标出，所用的离子膜都只允许阳离子通过．
    ①图中X、Y分别是
    Cl2
    Cl2
    、
    H2
    H2
    （填化学式），分析比较图示中氢氧化钠质量分数 a%与b%的大小
    a%小于b%
    a%小于b%
    ；
    ②分别写出燃料电池B中正极、负极上发生的电极反应正极：
    O2+4e-+2H2O=4OH-
    O2+4e-+2H2O=4OH-
    ； 负极：
    H2-2e-+2OH-=2H2O
    H2-2e-+2OH-=2H2O
    ；
    ③这样设计的主要节（电）能之处在于（写出2处）
    燃料电池可以补充电解池消耗的电能
    燃料电池可以补充电解池消耗的电能
    、
    提高产出碱液的浓度（降低能耗）
    提高产出碱液的浓度（降低能耗）
    ．

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    科目：高中化学 来源： 题型：

    （2009?辽宁）[化学-选修化学与技术]
    请回答氯碱的如下问题：
    （1）氯气、烧碱是电解食盐水时按照固定的比率k（质量比）生成的产品．理论上k=
    M(Cl2)
    2M(NaOH)
    =
    71
    80
    =1：1.13或0.89
    M(Cl2)
    2M(NaOH)
    =
    71
    80
    =1：1.13或0.89
    （要求计算表达式和结果）；
    （2）原料粗盐中常含有泥沙和Ca2+、Mg2+、Fe3+、SO42-等杂质，必须精制后才能供电解使用．精制时，粗盐溶于水过滤后，还要加入的试剂分别为①Na2CO3、②HCl（盐酸）③BaCl2，这3种试剂添加的合理顺序是
    ③①②
    ③①②
    （填序号）
    （3）氯碱工业是高耗能产业，一种将电解池与燃料电池相组合的新工艺可以节（电）能30%以上．在这种工艺设计中，相关物料的传输与转化关系如下图所示，其中的电极未标出，所用的离子膜都只允许阳离子通过．

    ①图中X、Y分别是
    Cl2
    Cl2
    、
    H2
    H2
    （填化学式），分析比较图示中氢氧化钠质量分数a%与b%的大小
    a%小于b%
    a%小于b%
    ；
    ②分别写出燃料电池B中正极、负极上发生的电极反应正极：
    O2+4e-+2H2O=4OH-
    O2+4e-+2H2O=4OH-
    ，负极：
    H2-2e-+2OH-=2H2O
    H2-2e-+2OH-=2H2O
    ；
    ③这样设计的主要节（电）能之处在于（写出2处）
    燃料电池可以补充电解池消耗的电能
    燃料电池可以补充电解池消耗的电能
    、
    提高产出碱液的浓度
    提高产出碱液的浓度
    ．

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    科目：高中化学 来源： 题型：阅读理解

    【化学与技术】
    请回答氯碱工业的有关问题：
    （1）以前采用无隔膜电解冷的食盐水时，Cl2会与NaOH接触，产物中肯定有NaClO，从而影响产品的纯度，能包含这一过程的总化学方程式为
     
    ；所以现代氯碱工业多采用隔膜法进行电解，即用隔膜将电解槽分隔成阳极区和阴极区，则从阴极区排出的是
     
    ．
    （2）氯碱工业是高耗能产业，一种将电解池与燃料电池相组合的新工艺可以节（电）能30%以上．在这种工艺设计中，相关物料的传输与转化关系如下图所示，其中的电极未标出，所用的离子膜都只允许阳离子通过．
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    分析比较图示中氢氧化钠质量分数a%与b%的大小：a%
     
    b%（填＞，=或＜），
    理由是：
     
    ．
    （3）科研人员为减少火力发电厂对环境的污染，曾经考虑让火力发电厂和氯碱制造厂进行就近联合．请你判断该方案是否可行？
     
    ；理由是
     
    ：
    A．发电厂的废气（SO2）与氯碱厂的Cl2或NaOH反应，减少了SO2的排放
    B．可产生多种化学原料
    C．就近联合还能减少电力输送中的损耗
    （4）将酸碱中和反应作为电池反应，可以设计出相应的电池．现将两个氢电极（以Pt 作为导电的惰性金属，以氢气作为参与电极反应的物质，可以是生成氢气，也可以是消耗氢气）分别置于酸性水溶液（ H+）和碱性水溶液（OH-）中构成电池，使电池反应为酸碱中和反应．
    ①酸溶液中的氢电极A 和碱溶液中的氢电极B，为电池正极是
     
    （填A 或B）；
    ②B极上发生的电极反应为：
     
    ．

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