Question

氯堿工業(yè)是高耗能產(chǎn)業(yè)，為了提高原料的利用率，將電解的Y氣體作為燃料電池燃料，為電解池供電；X氣體作為鈦的冶煉原料，在這種工藝設(shè)計(jì)中，相關(guān)物料的傳輸與轉(zhuǎn)化關(guān)系如下圖所示，其中氯堿工業(yè)裝置中的電極未標(biāo)出，所用的離子膜都只允許陽(yáng)離子通過(guò)。如下圖所示：

（1）①上圖中的節(jié)能型氯堿工業(yè)部分，X、Y分別是_______、_______(填化學(xué)式)，分析比較圖示中氫氧化鈉質(zhì)量分?jǐn)?shù)a％與b％的大小_________；

②分別寫出燃料電池B中正極、負(fù)極上發(fā)生的電極反應(yīng)正極：__________________________；負(fù)極：____________________________；

③這樣設(shè)計(jì)的主要節(jié)(電)能之處在于(寫出2處)_______________、____________。

(2)寫出鈦鐵礦經(jīng)氯化法得到四氯化鈦的化學(xué)方程式                          。

  (3)TiCl₄暴露在潮濕空氣中冒白煙，白煙主要為白色的二氧化鈦的水合物H₂Ti0₃，寫出該反應(yīng)的化學(xué)方程式                                             。

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

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

 寫出Mg與TiCl₄反應(yīng)的熱化學(xué)方程式                 ，

反應(yīng)在氬氣氛中進(jìn)行的理由是                                   。

Answer 1

（1）①Cl₂,H₂（2分）a%<b% (1分) ②O₂+4e^-+2H₂O=4OH^-  H₂-2e^-+2OH^-=2H₂O（2分）③燃料電池可以補(bǔ)充電解池消耗的電能；提高產(chǎn)品堿液的濃度，降低能耗（其他合理答案也給分）（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都有強(qiáng)還原性，在氬氣中可以防止被氧化 （1分）

解析:

（1）燃料電池中，通入空氣一極為正極，通入燃料氣一極為負(fù)極。①Y為氫氣，氫氣產(chǎn)生于電解池的陰極，推知產(chǎn)生電解池陽(yáng)極的X為氯氣；負(fù)極：H₂-2e^-+2OH^-=2H₂O，水增多，OH^-減少，變稀，正極：O₂+4e^-+2H₂O=4OH^-，水減少，OH^-增多，所以正極附近氫氧化鈉溶液濃度變大，即a<b。注意，離子膜都只允許陽(yáng)離子通過(guò)（水也不能通過(guò)）。(2)由流程圖知，反應(yīng)物為Cl₂、C、FeTiO₃,生成為FeCl₃、TiCl₄和CO (3)依題意，四氯化鈦與水反應(yīng)生成鈦酸和氯化氫（4）由蓋斯定律知，①×2-②×2得熱化學(xué)反應(yīng)方程式及反應(yīng)熱。