Question

鈦（Ti ）被稱為繼鐵、鋁之后的第三金屬．如下圖所示，將鈦廠、氯堿廠和甲醇廠組成產業鏈可以大大提高資源利用率，減少環境污染．請填寫下列空白：

（l）電解飽和食鹽水時，總反應的離子方程式是

2Cl^-+2H₂O2OH^-+H₂↑+Cl₂↑

．
（2）寫出鈦鐵礦經氯化法得到四氯化鈦的化學方程式（不用寫條件）

2FeTiO₃+6C+7Cl₂=2FeCl₃+2TiCl₄+6CO

．
（3）已知：①Mg（s）+Cl₂（g）=MgCl₂（s）△H=-641kJ?mol^-1
②Ti（s）+2Cl₂（g）=TiCl₄（s）△H=-770kJ?mol^-1
則2Mg（s）+TiCl₄（s）=2MgCl₂（s）+Ti（s）△H=

-512kJ/mol

．
反應2Mg（s）+TiCl₄（s）2MgCl₂（s）+Ti，在Ar氣氛中進行的理由是：

Mg和Ti都有強還原性，在Ar氣氛中可以防止被氧化．

．
（4）在上述產業鏈中，合成96t 甲醇理論上需額外補充H₂

5

 t （不考慮生產過程中物質的任何損失）．
（5）以甲醇、空氣、氫氧化鉀溶液為原料，石墨為電極可構成燃料電池．已知該燃料電池的總反應式為：2CH₃OH+3O₂+4OH^-=2CO₃^2-+6H₂O，正極發生的電極方程式為：3O₂+6H₂O+12e^-=12OH^-．該電池中負極上的電極反應式是

2CH₃OH-12e^-+16OH^-=2CO₃^2-+12H₂O

．

Answer 1

分析：（1）根據電解飽和食鹽水時，Cl^-在陽極放電，H⁺在陰極放電；
（2）可按流程圖找出反應物和生成物；
（3）根據蓋斯定律，①×2-②可得；Mg和Ti都有較強還原性，在高溫下都易被空氣中的O₂氧化．
（4）根據化學方程式CO+2H₂→CH₃OH、2FeTiO₃+6C+7Cl₂=2FeCl₃+2TiCl₄+6CO、2Cl^-+2H₂O 2OH^-+H₂↑+Cl₂↑進行計算；
（5）負極上的電極反應式等于電池的總反應式-正極發生的電極方程式；

解答：解：（1）因電解飽和食鹽水時，Cl^-在陽極放電，H⁺在陰極放電，所以反應的離子方程式是：2Cl^-+2H₂O 2OH^-+H₂↑+Cl₂↑，故答案為：2Cl^-+2H₂O 2OH^-+H₂↑+Cl₂↑    
（2）按流程圖找出反應物和生成物，方程式為：2FeTiO₃+6C+7Cl₂=2FeCl₃+2TiCl₄+6CO
（3）反應2Mg（s）+TiCl₄（s）=2MgCl₂（s）+Ti（s）可看做反應①×2-②得到，根據蓋斯定律得△H-641kJ/mol×2-（-770 kJ/mol）=-512kJ?mol^-1
  反應2Mg（s）+TiCl₄（s）2MgCl₂（s）+Ti（s）在Ar氣氛中進行的理由是Mg和Ti都有較強還原性，在高溫下都易被空氣中的O₂氧化．
故答案為：-512 kJ/mol；Mg和Ti都有強還原性，在Ar氣氛中可以防止被氧化．
    （4）解：CO+2H₂→CH₃OH             
             28   4　  32
             X　  Y     96噸
解得：X=84噸   Y=12噸  
         2FeTiO₃+6C+7Cl₂=2FeCl₃+2TiCl₄+6CO
                    497               168 
                     Z                 84噸
解得：Z=248.5噸
        2Cl^-+2H₂O 2OH^-+H₂↑+Cl₂↑
                                2     71
                                P      248.5噸
解得：P=7噸
所以需額外補充H₂5t，
故答案為：5
（5）以甲醇、空氣、氫氧化鉀溶液為原料，石墨為電極可構成燃料電池，正極反應為：3O₂+12H₂O+12e^-=12OH^-，總反應式為：2CH₃OH+3O₂+4OH^-=2CO₃^2-+6H₂O，兩式相減，負極反應為：2CH₃OH-12e^-+16OH^-=2CO₃^2-+12H₂O，
故答案為：2CH₃OH-12e^-+16OH^-=2CO₃^2-+12H₂O．

點評：本題將眾多的知識融合于工業生產中，考查了學生分析問題解決問題的能力．