Question

某化工廠將鈦、氯堿工業(yè)和甲醇制備聯(lián)合生產，大大提高原料利用率，并減少環(huán)境污染．流程如圖：
回答下列問題：
（1）寫出以石墨為電極電解飽和食鹽水的離子方程式

 

（2）寫出鈦鐵礦在高溫下與焦炭經氯化得四氯化鈦的化學方程式

 

，生成1mol四氯化鈦時轉移電子的物質的量為

 

mol
（3）利用四氯化鈦制備TiO₂．xH₂O時，需加入大量的水并加熱的目的是

 

（4）鈦廣泛用于航天領域．氬氣在冶煉鈦的流程中的作用是

 

（5）利用CO和H₂制備甲醇
①已知H₂（g）、CO（g）和CH₃OH（l）的燃燒熱△H分別為-285.8kJ/mol、-283.0kJ/mol和-726.5kJ/mol．寫出CO和H₂制備甲醇的熱化學方程式

 

②假設聯(lián)合生產中各原料利用率為100%，若得到6mol甲醇，則只需再補充標準狀況下的H₂

 

L．

Answer 1

考點：電解原理,熱化學方程式,物質分離和提純的方法和基本操作綜合應用

專題：

分析：（1）電解食鹽水生成NaOH、H₂和Cl₂，以此書寫離子方程式；
（2）鈦鐵礦經氯化得到四氯化鈦、氯化鐵和一氧化碳；依據(jù)原子守恒配平寫出；
（3）TiCl₄水解生成TiO₂?xH₂O，再經焙燒制得TiO₂，水解為吸熱反應，從平衡移動角度分析；
（4）在Ar氣中進行防止鈦、鎂被氧化；控制溫度使TiCl₄、Mg、MgCl₂轉化為蒸氣，Ti不融化；
（5）①先根據(jù)燃燒熱分別寫出CO、H₂、CH₃OH熱化學方程式后，根據(jù)蓋斯定律就可得出CO和H₂合成甲醇的熱化學方程式；
②根據(jù)甲醇的物質的量計算需要CO、H₂的物質的量，根據(jù)n（CO）計算電解中生成的n（Cl₂），進而計算電解生成n（H₂），據(jù)此計算解答．

解答： 解：（1）電解食鹽水生成NaOH、H₂和Cl₂，反應的化學方程式為2Cl^-+2H₂O

通電  .

2OH^-+H₂↑+Cl₂↑，故答案為：2Cl^-+2H₂O

通電  .

2OH^-+H₂↑+Cl₂↑；
（2）從圖示可知氯化時的反應物為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的方程式為2FeTiO₃+6C+7Cl₂

高溫  .

2FeCl₃+2TiCl₄+6CO，由方程式得出生成2molTiCl₄轉移14mol電子，所以生成1mol四氯化鈦時轉移電子的物質的量為7mol；
故答案為：2FeTiO₃+6C+7Cl₂

高溫  .

2FeCl₃+2TiCl₄+6CO；7；
（3）水解時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，都能使水解反應向正反應方向進行，促進水解趨于完全，故答案為：發(fā)生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行；
（4）在Ar氣中進行防止鈦、鎂被氧化；故答案為：防止鈦、鎂被氧化；
（5）①CO燃燒的熱化學方程式：CO（g）+

1

2

O₂（g）═CO₂（g）△H=-285.8kJ?mol^-1 ①
H₂燃燒的熱化學方程式：2H₂（g）+O₂（g）═2H₂O（l）△H=-283×2 kJ?mol^-1 ②
CH₃OH燃燒的熱化學方程式：CH₃OH（l）+

3

2

O₂（g）═CO₂（g）+2H₂O（l）△H=-726.5kJ?mol^-1 ③
根據(jù)蓋斯定律將①+②+（-③）可得：CO（g）+2H₂（g）═CH₃OH（l）△H=-125.3KJ?mol^-1，
故答案為：CO（g）+2H₂（g）═CH₃OH（l）△H=-125.3KJ?mol^-1；
②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

高溫  .

2FeCl₃+2TiCl₄+6CO可知，電解中生成的n（Cl₂）=

7

6

n（CO）=7mol，根據(jù)2NaCl+2H₂O

通電  .

2NaOH+H₂↑+Cl₂↑可知，電解生成n（H₂）=n（Cl₂）=7mol，故需額外補充H₂ 為12mol-7mol=5mol，V=5×22.4=112L；
故答案為：112．

點評：本題考查化學方程式的書寫及計算、蓋斯定律等，題目難度中等，注意根據(jù)蓋斯定律解題．