Question

钛冶炼厂与氯碱厂、甲醇厂组成一个产业链（如图所示），将大大提高资源的利用率，减少环境污染。

请回答下列问题：
（1）Ti的原子序数为22，Ti位于元素周期表中第_______周期，第______族。
（2）写出钛铁矿在高温下与焦炭经氯化得到四氯化钛的化学方程式              。
（3）制备TiO₂的方法之一是利用TiCl₄水解生成TiO₂·x H₂O，再经焙烧制得。水解时需加入大量的水并加热，请结合化学方程式和必要的文字说明原因：                                                。
（4）由TiCl₄→Ti 需要在Ar气中进行的理由是_________________________________。反应后得到Mg、MgCl₂、Ti的混合物，可采用真空蒸馏的方法分离得到Ti，依据下表信息，需加热的温度略高于          ℃即可。

	TiCl4	Mg	MgCl2	Ti
熔点/℃	－25.0	648.8	714	1667
沸点/℃	136.4	1090	1412	3287

（5）用氧化还原滴定法测定TiO₂的质量分数：一定条件下，将TiO₂溶解并还原为Ti³⁺，
再以KSCN溶液作指示剂，用NH₄Fe(SO₄)₂标准溶液滴定Ti³⁺至全部生成Ti⁴⁺。滴定分析时，称取TiO₂（摩尔质量为M g/mol）试样w g，消耗c mol/L NH₄Fe(SO₄)₂标准溶液V mL，则TiO₂质量分数为___________________。（用代数式表示）
（6）由CO和H₂合成甲醇的方程式是：CO(g)＋2H₂(g)CH₃OH(g)。若不考虑生产过程中物质的任何损失，上述产业链中每合成6mol甲醇，至少需额外补充H₂     mol。

Answer 1

（1）四；IVB（2分）
（2）2FeTiO₃+6C+7Cl₂2FeCl₃+ 2TiCl₄+6CO（2分）
（3）TiCl₄+(2+x)H₂OTiO₂·xH₂O+4HCl，加入大量水并加热，氯化氢挥发，使平衡正向移动，促进水解趋于完全（或促使水解正向进行）  （2分）
（4）防止钛、镁被氧化（或防止钛镁与空气、水反应）（2分），1412（2分）
（5）（或%）（2分）  
（6）5（2分）

考点分析：本题需认真解读题给的信息，根据流程图可知（2）中的方程式为2FeTiO₃+6C+7Cl₂2FeCl₃+
2TiCl₄+6CO，同样（3）也需要根据提示利用化学平衡的移动原理解题；（4）中结合各种物质的熔沸点确定温度略高于1412⁰C可将Ti分离，而（5）中则利用氧化还原反应利用Ti³⁺――Ti⁴⁺
Fe³⁺――Fe²⁺，消耗的NH₄Fe(SO₄)₂的物质的量为c V/1000,所以Ti的物质的量也为c V/1000,TiO₂的质量为c VM/1000,其质量分数为c VM/1000w,(6) 结合方程式2FeTiO₃+6C+7Cl₂2FeCl₃+ 2TiCl₄+6CO，生成6molCO同时食盐水电解生成7molCl₂，而产生的H₂也为7mol，由方程式
CO(g)＋2H₂(g) CH₃OH(g)，可知还需要5molH₂。