Question

4．某化工企业生产流程图如下：
已知氯化、合成、冶炼三个过程中反应方程式分别为：①2FeTiO₃+6C+7Cl₂ $\frac{\underline{\;一定条件\;}}{\;}$2X+2TiCl₄+6CO
②CO+2H₂ $\frac{\underline{\;催化剂\;}}{\;}$CH₃OH
③2Mg+TiCl₄ $\frac{\underline{\;800℃\;}}{\;}$Ti+2MgCl₂
（1）反应中X的化学式为FeCl₃，已知钛酸亚铁〔FeTiO₃）中铁元素显+2价，则钛元素的化合价为+4价；
（2）钛在高温下能与氧气、氮气等物质化合，在冶炼钛时需充入氩气，原因是防止钛在高温下能与氧气、氮气等物质化合；
（3）钛及钛的合金被誉为“空间金属”，常用于航天航空工业，也可用于造船和化学工业，这是因为钛及钛的合金具有密度小（强度大等）（任写一条〕等优点；
（4）反应中为使原料全部转化为甲醇：投料时理论上应控制CO和H₂的质量比为7：1．

Answer 1

分析 （1）根据质量守恒定律分析X的化学式，根据化合价原则求出元素的化合价；
（2）根据钛在高温时的性质分析回答；
（3）根据钛及钛合金的性能分析回答；
（4）反应②中CO和H₂的质量比分析回答．

解答 解：（1）反应①观察该反应2FeTiO₃+6C+7Cl₂$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2TiCl₄+2X+6CO，可知反应前铁原子是2个，钛原子是2个，氧原子是6个，碳原子是6个，氯原子是14个；反应后除2X外，钛原子是2个，氯原子是8个，碳原子是6个，氧原子是6个，根据化学反应前后原子的种类和数目不变，2X中应有6个氯原子和2个铁原子，因此X的化学式为FeCl₃；
，已知钛酸亚铁〔FeTiO₃中铁元素显+2价，氧为-2价，由化合价原则可推出则钛元素的化合价为+4价；
（2）由题干信息可知，在冶炼钛时需充入氩气，原因是防止钛在高温下能与氧气、氮气等物质化合；
（3）钛及钛的合金被誉为“空间金属”，常用于航天航空工业，也可用于造船和化学工业，这是因为钛及钛的合金具有密度小、强度大、耐腐蚀等优点；
（4）反应②中为使原料全部转化为甲醇：投料时理论上应控制CO和H₂的质量比为：28：（2×2）=7：1．
故答案为：（1）FeCl₃，+4；（2）防止钛在高温下能与氧气、氮气等物质化合；（3）密度小（强度大等）；（4）7：1

点评 本题考查学生根据在化合物中正负化合价代数和为零计算指定元素化合价的解题能力以及根据质量守恒定律推断物质化学式的能力，难度不大．