Question

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：

（l）电解饱和食盐水时，总反应的离子方程式是

2Cl^-+2H₂O2OH^-+H₂↑+Cl₂↑

．
（2）写出钛铁矿经氯化法得到四氯化钛的化学方程式（不用写条件）

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
则2Mg（s）+TiCl₄（s）=2MgCl₂（s）+Ti（s）△H=

-512kJ/mol

．
反应2Mg（s）+TiCl₄（s）2MgCl₂（s）+Ti，在Ar气氛中进行的理由是：

Mg和Ti都有强还原性，在Ar气氛中可以防止被氧化．

．
（4）在上述产业链中，合成96t 甲醇理论上需额外补充H₂

5

 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^-=2CO₃^2-+6H₂O，正极发生的电极方程式为：3O₂+6H₂O+12e^-=12OH^-．该电池中负极上的电极反应式是

2CH₃OH-12e^-+16OH^-=2CO₃^2-+12H₂O

．

Answer 1

分析：（1）根据电解饱和食盐水时，Cl^-在阳极放电，H⁺在阴极放电；
（2）可按流程图找出反应物和生成物；
（3）根据盖斯定律，①×2-②可得；Mg和Ti都有较强还原性，在高温下都易被空气中的O₂氧化．
（4）根据化学方程式CO+2H₂→CH₃OH、2FeTiO₃+6C+7Cl₂=2FeCl₃+2TiCl₄+6CO、2Cl^-+2H₂O 2OH^-+H₂↑+Cl₂↑进行计算；
（5）负极上的电极反应式等于电池的总反应式-正极发生的电极方程式；

解答：解：（1）因电解饱和食盐水时，Cl^-在阳极放电，H⁺在阴极放电，所以反应的离子方程式是：2Cl^-+2H₂O 2OH^-+H₂↑+Cl₂↑，故答案为：2Cl^-+2H₂O 2OH^-+H₂↑+Cl₂↑    
（2）按流程图找出反应物和生成物，方程式为：2FeTiO₃+6C+7Cl₂=2FeCl₃+2TiCl₄+6CO
（3）反应2Mg（s）+TiCl₄（s）=2MgCl₂（s）+Ti（s）可看做反应①×2-②得到，根据盖斯定律得△H-641kJ/mol×2-（-770 kJ/mol）=-512kJ?mol^-1
  反应2Mg（s）+TiCl₄（s）2MgCl₂（s）+Ti（s）在Ar气氛中进行的理由是Mg和Ti都有较强还原性，在高温下都易被空气中的O₂氧化．
故答案为：-512 kJ/mol；Mg和Ti都有强还原性，在Ar气氛中可以防止被氧化．
    （4）解：CO+2H₂→CH₃OH             
             28   4　  32
             X　  Y     96吨
解得：X=84吨   Y=12吨  
         2FeTiO₃+6C+7Cl₂=2FeCl₃+2TiCl₄+6CO
                    497               168 
                     Z                 84吨
解得：Z=248.5吨
        2Cl^-+2H₂O 2OH^-+H₂↑+Cl₂↑
                                2     71
                                P      248.5吨
解得：P=7吨
所以需额外补充H₂5t，
故答案为：5
（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，正极反应为：3O₂+12H₂O+12e^-=12OH^-，总反应式为：2CH₃OH+3O₂+4OH^-=2CO₃^2-+6H₂O，两式相减，负极反应为：2CH₃OH-12e^-+16OH^-=2CO₃^2-+12H₂O，
故答案为：2CH₃OH-12e^-+16OH^-=2CO₃^2-+12H₂O．

点评：本题将众多的知识融合于工业生产中，考查了学生分析问题解决问题的能力．