Question

5．我国钛资源丰富，攀枝花和西昌已探明钛矿储量就有几十亿吨，其重要的矿石有金红石TiO₂、钛铁矿FeTiO₃以及钒钛铁矿．如图1所示，将钛厂、氯碱厂和甲醇厂组成产业链可以大大提高资源利用率．

（1）TiCl₄常温下为无色液体，具有刺激性气味，极易水解，其化学键类型为极性共价键，写出TiCl₄水解的方程式TiCl₄+（x+2）H₂OTiO₂•XH₂O↓+4HCl
（2）写出钛铁矿与焦炭、Cl₂共热得到TiCl₄的化学方程式：2FeTiO₃+6C+7Cl₂$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2FeCl₃+2TiCl₄+6CO
（3）①Mg（s）+Cl₂（g）=MgCl₂（s）△H=-641KJ/mol
②Ti（s）+2Cl₂（g）=TiCl₄（g）△H=-770KJ/mol
请写出上图中TiCl₄生成Ti的热化学反应方程式：2Mg（s）+TiCl₄（l）═2MgCl₂（s）+Ti（s）△H=-512kJ/mol

（4）海绵钛可用碘提纯，原理为Ti（s）+2I₂（g）$?_{约1250℃}^{＞400℃}$ TiI₄（g）下列说法正确的是CD
A．该反应正反应的△H＞0
B．在不同温度区域，TiI₄的量保持不变
C．在提纯过程中，I₂的作用是将粗钛从低温区转移到高温区
D．在提纯过程中，I₂可循环利用
（5）钛网做阳极电解饱和食盐水常用隔膜电解槽．图2为阳离子交换膜电解槽示意图．
①该电解装置阳极在左室（填左室、右室）．氯碱工业电解槽一般采用Ti网作阳极而不用Fe网，其原因是金属钛不易被腐蚀，生产的Cl₂不会与之反应．
②右室中加入少量NaOH的原因是增强导电性．
（6）在上述产业链中合成112t甲醇理论上能生产Ti56t（不考虑生产过程中物质的任何损失）

Answer 1

分析 （1）TiCl₄在常温下是无色液体，应属于分子晶体；TiCl₄水解生成TiO₂•XH₂O和HCl，依据原子个数守恒写出方程式；
（2）钛铁矿在高温下与焦炭经氯化得到四氯化钛，还生成氯化铁、CO；
（3）依据热化学方程式和盖斯定律计算得到所需热化学方程式；
（4）A．依据反应类型判断反应的热效应；
B．根据温度判断，在不同温度区域，TiI₄的量是否发生改变；
C．温度不同，反应方程式不同，产物不同；
D．在提纯过程中，根据反应确定I₂的量是否变化；
（5）①依据溶液中阳离子的移动方向判断电极；金属钛稳定性强于铁，抗氯气的腐蚀能力强于铁；
②氢氧化钠为强电解质，加入后能够增强电解质溶液的导电能力；
（6）依据转化关系：TiCl₄～Ti，CO～CH₃OH；
2TiCl₄～6CO～6CH₃OH～2Ti计算解答．

解答 解：（1）TiCl₄在常温下是无色液体，应属于分子晶体，含有的化学键为极性共价键；TiCl₄水解生成TiO₂•XH₂O和HCl，化学方程式：TiCl₄+（x+2）H₂O TiO₂•XH₂O↓+4HCl；
故答案为：极性共价键； TiCl₄+（x+2）H₂O TiO₂•XH₂O↓+4HCl；
（2）钛铁矿在高温下与焦炭经氯化得到四氯化钛，还生成氯化铁、CO，该反应为2FeTiO₃+6C+7Cl₂$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2FeCl₃+2TiCl₄+6CO，
故答案为：2FeTiO₃+6C+7Cl₂$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2FeCl₃+2TiCl₄+6CO；
（3）①Mg（s）+Cl₂（g）=MgCl₂（s）△H=-641KJ/mol
②Ti（s）+2Cl₂（g）=TiCl₄（g）△H=-770KJ/mol
由盖斯定律①×2-②，得到热化学方程式为：2Mg（s）+TiCl₄（l）═2MgCl₂（s）+Ti（s）△H=-512kJ/mol；
故答案为：2Mg（s）+TiCl₄（l）═2MgCl₂（s）+Ti（s）△H=-512kJ/mol；
（4）A．大多数混合反应是放热反应，该反应的正反应也是放热反应，则该反应正反应的△H＜0，故A错误；
B．高于400℃，钛和氯气反应生成四氯化钛，在1250℃四氯化钛分解，所以在不同温度区域，TiI₄的量不同，故B错误；
C．在提纯过程中，高于400℃，碘和钛反应生成四氯化钛，在1250℃四氯化钛分解生成碘和钛，所以I₂的作用是将粗钛从低温区转移到高温区，故C正确；
D．在提纯过程中，高于400℃，碘和钛反应生成四氯化钛，在1250℃四氯化钛分解生成碘和钛，所以I₂的量不变，可以循环利用故D正确；
故选：CD；
（5）①钠离子为阳离子，电解池中阳离子移向的极为阴极，所以右室为阴极，左室为阳极；
金属钛不易被腐蚀，生产的Cl₂不会与之反应，抗腐蚀性强与铁，所以氯碱工业电解槽一般采用Ti网作阳极而不用Fe网；
故答案为：左室；金属钛不易被腐蚀，生产的Cl₂不会与之反应；
②氢氧化钠为强电解质，加入后能够增强电解质溶液的导电能力；
故答案为：增强导电性；
（6）依据转化关系可知：
2TiCl₄～6CO～6CH₃OH～2Ti
            6×32    2×48
             112t    m
解得m=56t
故答案为：56t，

点评 本题为综合题考查了电解池工作原理、热化学方程式的书写、有关方程式的计算，侧重对学生综合能力的考查，题目难度较大．