Question

（15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，减小环境污染。请填写下列空白：

（1）电解饱和食盐水时，该反应的离子方程式是____________________。

（2）已知：①Mg(s)＋Cl₂(g)=MgCl₂(s);

②

则____________

反应：在Ar气氛中进行的理由是________

（3）写出钛铁矿与焦炭、Cl₂共热制得四氯化钛的化学方程式______________________

（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。已知该燃料电池的总反应式为：2CH₃OH＋3O₂＋4OH^－=2CO₃^2－＋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__________.

（5）在上述产业链中合成96t甲醇理论上消耗H₂_________t（不考虑生产过程中物质的任何损失）

 

Answer 1

【答案】

（1）（2分）2Cl^－＋2H₂O Cl₂↑＋H₂↑＋2OH^－

（2）－512 KJ/mol （2分）

Mg和Ti都有较强还原性，在高温下都易与空气中的O₂反应（2分）

（3）2FeTiO₃＋6C＋7Cl₂2FeCl₃＋2TiCl₄＋6CO（3分）

（4）增大（2分）  CH₃OH－6e^－＋8OH^－=CO₃^2－＋6H₂O（2分）

（5）12  （2分）

【解析】（1）惰性电极电解饱和食盐水中阳极氯离子放电，阴极氢离子放电，所以总方程式为2Cl^－＋2H₂O Cl₂↑＋H₂↑＋2OH^－。

（2）考查盖斯定律的应用。①×2－②即得到2Mg(s)＋TiCl₄(s)＝2MgCl₂(s)＋Ti(s)，所以反应热是－641kJ/mol×2＋770kJ/mol＝－512kJ/mol。由于Mg和Ti都有较强还原性，在高温下都易与空气中的O₂反应，所以反应需要在Ar气氛中进行。

（3）根据反应物和生成物及原子守恒可知，方程式为2FeTiO₃＋6C＋7Cl₂2FeCl₃＋2TiCl₄＋6CO。

（4）原电池中正极得到电子，负极失去电子，所以根据总的方程式可知，正负极的电极反应式分别是3O₂＋12e^－＋6H₂O=12OH^－、2CH₃OH－12e^－＋16OH^－=2CO₃^2－＋12H₂O，所以正极区溶液的PH增大。

（5）合成甲醇的方程式为CO＋2H₂＝CH₃OH，所以需要氢气是