题目内容
钛(Ti)被称为继铁、铝之后的第三金属，也有人说21世纪是钛的世纪。钛在地壳中的含量并不少，但钛的冶炼技术还未获得突破，目前钛只用于尖端领域。
如下图所示，将钛厂、氯碱厂和甲醇厂组成产业链可大大提高资源利用率，减少环境污染。
请填写下列空白：
（1）用惰性电极电解2 L食盐水时，总反应的离子方程式_______________________________，当阴极上产生224 mL气体（标准状况）时，所得溶液的pH= （假设电解前后溶液体积不变,食盐水足量）。
（2）写出高温下钛铁矿经氯化得到四氯化钛的化学方程式 。（提示：FeTiO3中Ti为+4价）
（3）反应2Mg＋TiCl4
2MgCl4＋Ti在Ar气氛中进行的理由是____________________。
（4）二甲醚是一种重要的清洁燃料，可以通过甲醇分子间脱水制得：
2CH3OH(g)
CH3OCH3(g)+H2O(g) ΔH=" -23.5" kJ/mol
T1 ℃时，在恒容密闭容器中建立上述平衡，体系中各组分浓度随时间变化如下图所示。
①T1 ℃时，该反应的平衡常数为 ；
②相同条件下，若改变起始浓度，某时刻各组分浓度依次为c(CH3OH)="0.4" mol/L、c(H2O)="0.6" mol/L、(CH3OCH3)="1.2" mol/L，此时正、逆反应速率的大小：v正 v逆(填“>”、“<”或“=”)。
（5）在上述产业链中，合成192吨甲醇理论上需额外补充H2__________吨 （不考虑生产过程中物质的任何损失）。
（14分，每空2分) （1）2Cl－＋2H2O
2OH－＋H2↑＋Cl2↑；12
（2）2FeTiO3＋6C＋7Cl2
2TiCl4＋2FeCl3＋6CO；
（3）防止高温下Mg、Ti与空气中的O2（或CO2、N2）反应； （4） ①5 ②＞ （5）10
解析试题分析：（1）用惰性电极电解食盐水时，总反应的离子方程式是2Cl－＋2H2O2OH－＋H2↑＋Cl2↑。阴极是氢离子放电，生成氢气，氢气的物质的量是0.224L÷22.4L/mol＝0.01mol，则根据方程式可知，生成的氢氧化钠是0.02mol，所以氢氧化钠溶液的浓度是0.02mol÷2L＝0.01mol/L，则pH＝12。
（2）高温下碳的氧化产物是CO，所以钛铁矿经氯化得到四氯化钛的化学方程式是2FeTiO3＋6C＋7Cl22TiCl4＋2FeCl3＋6CO。
（3）在高温下镁和钛均能和空气中的氧气或氮气或CO2反应，所以反应在Ar气氛中进行的理由是防止高温下Mg、Ti与空气中的O2（或CO2、N2）反应。
（4）①化学平衡常数是在一定条件下，当可逆反应达到平衡状态时，生成物浓度的幂之积和反应物浓度的幂之积的比值，所以根据图像可知平衡时甲醚、水蒸气和甲醇的浓度分别是（mol/L）1、0.8、0.4，则该反应的平衡常数K＝
。
②某时刻各组分浓度依次为c(CH3OH)="0.4" mol/L、c(H2O)="0.6" mol/L、(CH3OCH3)="1.2" mol/L，此时
＜5，所以正反应速率大于逆反应速率。
（5）根据由方程式CO（g）+2H2（g）
CH3OH（g）、2FeTiO3+6C+7Cl2＝2FeCl3+2TiCl4+6CO和2NaCl+2H2O＝2NaOH+H2↑+Cl2↑可得如下关系式：6CH3OH→6CO→7Cl2→7H2，而6CH3OH→12H2，故每生产6molCH3OH（192g）需额外补充5molH2（10g），则生产192t甲醇，至少需额外补充10t氢气。
考点：考查电解饱和食盐水的判断和计算、氧化还原反应方程式的书写、反应条件的控制、平衡常数的计算和应用以及流程图的有关计算
点评：该题是高考中的常见题型，难度大，综合性强，对学生的要求高。试题在注重对基础知识巩固和训练的同时，侧重对学生能力的培养和解题方法的指导与训练，有利于培养学生的逻辑推理能力，提高学生灵活运用基础知识解决实际问题的能力，提升学生的学科素养。该类试题要求学生能够具备通过对自然界、生产、生活和科学实验中化学现象以及相关模型、图形和图表等的观察，获取有关的感性知识和印象，并运用分析、比较、概括、归纳等方法对所获取的信息进行初步加工和应用的能力；能够敏捷、准确地获取试题所给的相关信息，并与已有知识整合，在分析评价的基础上应用新信息的能力。
名校课堂系列答案
TiCl4
Ti
②Ti(s) + 2Cl2(g)＝TiCl4(s)；△H = –770 kJ/mol 
2MgCl2(s) + Ti(s)，在Ar气氛中进行的理由是 。
2MgCl4＋Ti在Ar气氛中进行的理由是____________________。
CH3OCH3(g)+H2O(g) ΔH=" -23.5" kJ/mol
(13分) 钛(Ti)被称为继铁、铝之后的第三金属。如下图所示，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，减少环境污染。请填写下列空白：
（1）电解饱和食盐水时，阳极的电极反应为 。
（2）写出钛铁矿与焦炭、Cl2共热制得四氯化钛的化学方程式________________________。
（3）已知：①Mg(s) + Cl2(g)＝MgCl2(s)；△H = – 641 kJ/mol
②Ti(s) + 2Cl2(g)＝TiCl4(s)；△H = –770 kJ/mol
则2Mg(s) + TiCl4(s)＝2MgCl2(s) + Ti(s)；△H＝ 。
反应2Mg(s) + TiCl4(s)
2MgCl2(s) + Ti(s)，在Ar气氛中进行的理由是
。
（4）在上述产业链中，合成96 t 甲醇理论上消耗H2 t (不考虑生产过程中物质的任何损失)。
（5）以甲醇、空气、氢氧化钾溶液为原料，石墨为电极可构成燃料电池。已知该燃料电池的总反应式为：2CH3OH + 3O2 + 4OH－＝2CO32－ + 6H2O。该燃料电池发生反应时正极区溶液的pH (填“增大”、“减小”或“不变”)，该电池中负极上的电极反应是________________________________________________。
2MgCl2(s)
+ Ti，在Ar气氛中进行的理由是：
______________________________________
。
（4）以甲醇、空气、氢氧化钾溶液为原料，石墨为电极可构成燃料电池。该电池中负极上的电极反应式是
。