Question

11．某化工集團(tuán)為了提高資源利用率減少環(huán)境污染，將鈦、氯堿和甲醇的制備組成產(chǎn)業(yè)鏈．其主要工藝如下：

（1）寫(xiě)出電解飽和食鹽水反應(yīng)的離子方程式2Cl^-+2H₂O$\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$ 2OH^-+H₂↑+Cl₂↑．
（2）寫(xiě)出鈦鐵礦在高溫下與焦炭經(jīng)氯化得四氯化鈦的化學(xué)方程式2FeTiO₃+6C+7Cl₂$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2FeCl₃+2TiCl₄+6CO，生成1molTiCl₄轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為7mol．
（3）利用四氯化鈦制備TiO₂•xH₂O，需加入大量的水并加熱的目的是發(fā)生反應(yīng)TiCl₄+（2+x）H₂O?TiO₂•xH₂O+4HCl
加入大量水并加熱，HCl揮發(fā)，溫度升高，都能促使水解正向進(jìn)行．
（4）已知：①M(fèi)g（s）+Cl₂（g）=MgCl₂（s）；△H=-641kJ•mol^-1
②Ti（s）+2Cl₂（g）=TiCl₄（s）；△H=-770kJ•mol^-1
則2Mg（s）+TiCl₄（g）=2MgCl₂（s）+Ti（s）；△H=-512 kJ•mol^-1，
反應(yīng)2Mg+TiCl₄$\frac{\underline{\;800℃\;}}{\;}$2MgCl₂+Ti在Ar的氣氛中進(jìn)行的理由是Mg和Ti都有強(qiáng)還原性，防止高溫下Mg（Ti）與空氣中的O₂（或CO₂、N₂）反應(yīng)，在Ar氣氛中可以防止被氧化．
（5）假設(shè)聯(lián)合生產(chǎn)中各原料利用率為100%，則制得6mol甲醇，需再補(bǔ)充標(biāo)準(zhǔn)狀況下的H₂112L．

Answer 1

分析 （1）電解食鹽水生成NaOH、H₂和Cl₂，以此書(shū)寫(xiě)離子方程式；
（2）鈦鐵礦經(jīng)氯化得到四氯化鈦、氯化鐵和一氧化碳；依據(jù)原子守恒配平寫(xiě)出；
（3）TiCl₄水解生成TiO₂•xH₂O，再經(jīng)焙燒制得TiO₂，水解為吸熱反應(yīng)，從平衡移動(dòng)角度分析；
（4）根據(jù)蓋斯定律，①×2-②可得；Mg和Ti都有較強(qiáng)還原性，在高溫下都易被空氣中的O₂氧化；
（5）根據(jù)甲醇的物質(zhì)的量計(jì)算需要CO、H₂的物質(zhì)的量，根據(jù)n（CO）計(jì)算電解中生成的n（Cl₂），進(jìn)而計(jì)算電解生成n（H₂），據(jù)此計(jì)算解答．

解答 解：（1）電解食鹽水生成NaOH、H₂和Cl₂，反應(yīng)的化學(xué)方程式為2Cl^-+2H₂O$\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$2OH^-+H₂↑+Cl₂↑，
故答案為：2Cl^-+2H₂O$\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$2OH^-+H₂↑+Cl₂↑；
（2）從圖示可知氯化時(shí)的反應(yīng)物為FeTiO₃、C、Cl₂，生成物為FeCl₃、TiCl₄、CO，再根據(jù)得失電子和原子守恒即可得出該反應(yīng)的方程式為2FeTiO₃+6C+7Cl₂$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2FeCl₃+2TiCl₄+6CO，由方程式得出生成2molTiCl₄轉(zhuǎn)移14mol電子，所以生成1mol四氯化鈦時(shí)轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為7mol；
故答案為：2FeTiO₃+6C+7Cl₂$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2FeCl₃+2TiCl₄+6CO；7；
（3）水解時(shí)需加入大量的水并加熱，由TiCl₄+（2+x） H₂O?TiO₂•xH₂O↓+4HCl可知，加入大量水并加熱，HCl揮發(fā)，溫度升高，都能使水解反應(yīng)向正反應(yīng)方向進(jìn)行，促進(jìn)水解趨于完全，
故答案為：發(fā)生反應(yīng)TiCl₄+（2+x）H₂O?TiO₂•xH₂O+4HCl，加入大量水并加熱，HCl揮發(fā)，溫度升高，都能促使水解正向進(jìn)行；
（4）反應(yīng)2Mg（s）+TiCl₄（l）═2MgCl₂（s）+Ti（s）可看做反應(yīng)①×2-②得到，根據(jù)蓋斯定律得△H-641kJ/mol×2-（-770 kJ/mol）=-512kJ•mol^-1，反應(yīng)2Mg（s）+TiCl₄（l）═2MgCl₂（s）+Ti（s）在Ar氣氛中進(jìn)行的理由是Mg和Ti都有較強(qiáng)還原性，在高溫下都易被空氣中的O₂氧化，Ar氣中防止高溫下Mg（Ti）與空氣中的O₂（或CO₂、N₂）反應(yīng)
故答案為：-512 kJ•mol^-1；Mg和Ti都有強(qiáng)還原性，防止高溫下Mg（Ti）與空氣中的O₂（或CO₂、N₂）反應(yīng)，在Ar氣氛中可以防止被氧化；
（5）由CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g）可知，合成6mol甲醇需要n（CO）=6mol、n（H₂）=12mol．根據(jù)2FeTiO₃+6C+7Cl₂$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2FeCl₃+2TiCl₄+6CO可知，電解中生成的n（Cl₂）=$\frac{7}{6}$n（CO）=7mol，根據(jù)2NaCl+2H₂O$\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$2NaOH+H₂↑+Cl₂↑可知，電解生成n（H₂）=n（Cl₂）=7mol，故需額外補(bǔ)充H₂ 為12mol-7mol=5mol，V=5×22.4=112L；
故答案為：112．

點(diǎn)評(píng) 本題考查化學(xué)方程式的書(shū)寫(xiě)及計(jì)算、蓋斯定律計(jì)算、電解原理和計(jì)算應(yīng)用等，題目難度中等，注意根據(jù)題干信息的分析判斷．