Question

19．将炼钛厂、氯碱厂和甲醇厂组成产业链如下，可得到烧碱、甲醇、钛以及其他一些有用的副产品．

已知：合成甲醇的主反应为：CO+2H₂?CH₃OH+Q（Q＞0，下同）；
同时有副反应如：8CO+17H₂?C₈H₁₈+8H₂O+Q
4CO+8H₂?C₄H₉OH+3H₂O+Q．
请完成下列填空：
（1）在实验室电解饱和食盐水时，因工业食盐中含有少量氯化钙、硫酸镁等杂质，除杂时先加入沉淀剂，然后过滤，滤渣的成分是BaSO₄、CaCO₃、BaCO₃、Mg（OH）₂（填写化学式）．
（2）写出钛铁矿经氯化法得到四氯化钛的化学方程式2FeTiO₃+6C+7Cl₂$\frac{\underline{\;通电\;}}{\;}$2TiCl₄+2FeCl₃+6CO．
（3）诸如上述联合生产，其优点有大大提高资源利用率；降低生产成本；减少环境污染等．生产中除了获得上述目标产品外，还能得到副产品C₈H₁₈、C₄H₉OH、FeCl₃、MgCl₂（填写化学式）．
（4）在上述产业链中，合成192吨甲醇理论上需额外补充H₂10吨（不考虑生产过程中物质的损失及副反应）．
（5）上述产业链中“氯化”在600℃以上的反应器内进行．已知：

物质	沸点（℃）
TiCl4	136
FeCl3	315

为了将TiCl₄从“氯化”后的混合物中分离出来，请设计合理的方案：将氯化后的混合物冷却至136⁰C以下，使TiCl₄和FeCl₃均为液体；加热蒸馏混合液体，收集136⁰C的馏分．

Answer 1

分析 （1）加入氢氧化钠除去镁离子，再加入氯化钡除去硫酸根离子，然后加入碳酸钠除去钡离子和钙离子，由此分析滤渣的组成；
（2）从图示可知氯化时的反应物为FeTiO₃、C、Cl₂，生成物为FeCl₃、TiCl₄、CO，再根据得失电子和原子守恒即可得出该反应的方程式；
（3）氯碱工业中的产物高效利用，大大提高资源利用率，降低生产成本，有毒气体一氧化碳的利用，减少了环境污染；合成甲醇的主反应为：CO+2H₂?CH₃OH+Q；
同时有副反应如：8CO+17H₂?C₈H₁₈+8H₂O+Q；4CO+8H₂?C₄H₉OH+3H₂O+Q，结合流程图分析解答；
（4）根据图中流程可知，利用CO和H₂，反应生成甲醇，根据所需要的氢气总量减去电解生成总量，计算额外所需氢气的量；
（5）应用两种氯化物有沸点不同，应用蒸馏的方法分离．

解答 解：（1）加入氢氧化钠除去镁离子，生成氢氧化镁，再加入氯化钡除去硫酸根离子，生成硫酸钡沉淀，然后加入碳酸钠除去钡离子和钙离子，生成碳酸钡和碳酸钙，故答案为：BaSO₄、CaCO₃、BaCO₃、Mg（OH）₂；
（2）从图示可知氯化时的反应物为FeTiO₃、C、Cl₂，生成物为FeCl₃、TiCl₄、CO，再根据得失电子和原子守恒即可得出该反应的方程式为2FeTiO₃+6C+7Cl₂ $\frac{\underline{\;通电\;}}{\;}$2TiCl₄+2FeCl₃+6CO，故答案为：2FeTiO₃+6C+7Cl₂ $\frac{\underline{\;通电\;}}{\;}$2TiCl₄+2FeCl₃+6CO；
（3）氯碱工业中的产物高效利用，大大提高资源利用率，降低生产成本，有毒气体一氧化碳的利用，减少了环境污染，合成甲醇的主反应为：CO+2H₂?CH₃OH+Q；
同时有副反应如：8CO+17H₂?C₈H₁₈+8H₂O+Q；4CO+8H₂?C₄H₉OH+3H₂O+Q，所以还能得到副产品是C₈H₁₈、C₄H₉OH、FeCl₃、MgCl₂，故答案为：大大提高资源利用率；降低生产成本；减少环境污染等；C₈H₁₈、C₄H₉OH、FeCl₃、MgCl₂；
（4）根据CO+2H₂→CH₃OH，CH₃OH～CO～$\frac{7}{6}$Cl₂～$\frac{7}{6}$H₂，所以生产1 molCH₃OH，理论上还需补充氢气（2-$\frac{7}{6}$））mol=$\frac{5}{6}$mol，即$\frac{5}{3}$gH₂，故生产192 t CH₃OH还需补充H₂的质量10t，故答案为：10；
（5）应用两种氯化物有沸点不同，应用蒸馏的方法分离，具体操作将氯化后的混合物冷却至136⁰C以下，使TiCl₄和FeCl₃均为液体；加热蒸馏混合液体，收集136⁰C的馏分，故答案为：将氯化后的混合物冷却至136⁰C以下，使TiCl₄和FeCl₃均为液体；加热蒸馏混合液体，收集136⁰C的馏分．

点评 本题考查较为综合，涉及化学方程式的书写及计算、物质的分离等，题目难度中等，注意两种沸点不同物质的分离与提纯．