题目内容
钛(Ti)被称为继铁、铝之后的第三金属，钛白(TiO2)是目前最好的白色颜料。制备TiO2和Ti的原料是钛铁矿，我国的钛铁矿储量居世界首位。含有Fe2O3的钛铁矿(主要成分为FeTiO3)制取TiO2的流程如下：
图1-5
(1)Ti的原子序数为22，Ti位于元素周期表中第_________周期，第________族。
(2)步骤①加Fe的目的是：__________________________________________________；
步骤②冷却的目的是：_____________________________________________________。
(3)上述制备TiO2的过程中，可以利用的副产物是______________________；考虑成本和废物综合利用因素，废液中应加入_________处理。
(4)由金红石(TiO2)制取单质Ti，涉及的步骤为：
已知：①C(S)+O2(g)
CO2(g);ΔH=-393.5 kJ·mol-1
②2CO(g)+O2(g)2CO2(g);ΔH=-566 kJ·mol-1
③TiO2(S)+2Cl2(g)TiCl4(s)+O2(g);ΔH=+141 kJ·mol-1
则TiO2(s)+2Cl2(g)+2C(s)TiCl4(s)+2CO(g)的ΔH=______________。
反应TiCl4+2Mg2MgCl2+Ti在Ar气氛中进行的理由是_______________________。
思路解析:本题是一道典型的无机物框图制备题。不仅考查对基础知识的掌握，还主要考查学科知识的综合应用能力。
(1)由原子序数推断元素在周期表中的位置，关键是熟悉元素周期表的结构，即各周期起止元素的原子序数、各族的相对位置等。Ti的原子序数为22，与熟悉的Ca(原子序数为20)相近，由Ca在元素周期表中的位置，分析推断Ti位于第四周期，第ⅣB族。
(2)由框图所示流程分析可知，要将TiO2+与Fe2+、Fe3+分离，需要先加入铁粉将Fe3+还原为Fe2+，趁热过滤除去残渣，再将滤液冷却使FeSO4·7H2O析出。
(3)制备TiO2过程中的副产物FeSO4·7H2O在工农业生产和日常生活中有较多的应用。在分离出H2TiO3，的废液中，还含有少量的TiO2+、Fe2+，可加入石灰(或碳酸钙、废碱)降低H+的浓度，使之转化为沉淀析出，进行循环利用。
(4)反应热只与反应的始态和终态有关，而与具体的反应进行的途径无关。将已知热化学方程式相加减③+2×①-②得TiO2(s)+2Cl2(g)+2C(s)TiCl4(s)+2CO(g)，其ΔH=141 kJ· mol-1+2×(-393.5 kJ· mol-1)-(-566 kJ· mol-1)=-80 kJ· mol-1。因为在高温下，Mg(Ti)与空气中的O2(或CO2、N2)作用，所以用Mg还原TiCl4时要在惰性气体(Ar)中进行。
答案：(1)4 ⅣB (2)将Fe2+还原为Fe3+
析出(或分离、或得到)FeSO4·7H2O
(3)FeSO4·7H2O 石灰(或碳酸钙、废碱)
(4)-80 kJ· mol-1
防止高温下Mg(Ti)与空气中的O2(或CO2、N2)作用
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
。