Question

11．某化工集团为了提高资源利用率减少环境污染，将钛、氯碱和甲醇的制备组成产业链．其主要工艺如下：

（1）写出电解饱和食盐水反应的离子方程式2Cl^-+2H₂O$\frac{\underline{\;通电\;}}{\;}$ 2OH^-+H₂↑+Cl₂↑．
（2）写出钛铁矿在高温下与焦炭经氯化得四氯化钛的化学方程式2FeTiO₃+6C+7Cl₂$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2FeCl₃+2TiCl₄+6CO，生成1molTiCl₄转移电子的物质的量为7mol．
（3）利用四氯化钛制备TiO₂•xH₂O，需加入大量的水并加热的目的是发生反应TiCl₄+（2+x）H₂O?TiO₂•xH₂O+4HCl
加入大量水并加热，HCl挥发，温度升高，都能促使水解正向进行．
（4）已知：①Mg（s）+Cl₂（g）=MgCl₂（s）；△H=-641kJ•mol^-1
②Ti（s）+2Cl₂（g）=TiCl₄（s）；△H=-770kJ•mol^-1
则2Mg（s）+TiCl₄（g）=2MgCl₂（s）+Ti（s）；△H=-512 kJ•mol^-1，
反应2Mg+TiCl₄$\frac{\underline{\;800℃\;}}{\;}$2MgCl₂+Ti在Ar的气氛中进行的理由是Mg和Ti都有强还原性，防止高温下Mg（Ti）与空气中的O₂（或CO₂、N₂）反应，在Ar气氛中可以防止被氧化．
（5）假设联合生产中各原料利用率为100%，则制得6mol甲醇，需再补充标准状况下的H₂112L．

Answer 1

分析 （1）电解食盐水生成NaOH、H₂和Cl₂，以此书写离子方程式；
（2）钛铁矿经氯化得到四氯化钛、氯化铁和一氧化碳；依据原子守恒配平写出；
（3）TiCl₄水解生成TiO₂•xH₂O，再经焙烧制得TiO₂，水解为吸热反应，从平衡移动角度分析；
（4）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；
（5）根据甲醇的物质的量计算需要CO、H₂的物质的量，根据n（CO）计算电解中生成的n（Cl₂），进而计算电解生成n（H₂），据此计算解答．

解答 解：（1）电解食盐水生成NaOH、H₂和Cl₂，反应的化学方程式为2Cl^-+2H₂O$\frac{\underline{\;通电\;}}{\;}$2OH^-+H₂↑+Cl₂↑，
故答案为：2Cl^-+2H₂O$\frac{\underline{\;通电\;}}{\;}$2OH^-+H₂↑+Cl₂↑；
（2）从图示可知氯化时的反应物为FeTiO₃、C、Cl₂，生成物为FeCl₃、TiCl₄、CO，再根据得失电子和原子守恒即可得出该反应的方程式为2FeTiO₃+6C+7Cl₂$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2FeCl₃+2TiCl₄+6CO，由方程式得出生成2molTiCl₄转移14mol电子，所以生成1mol四氯化钛时转移电子的物质的量为7mol；
故答案为：2FeTiO₃+6C+7Cl₂$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2FeCl₃+2TiCl₄+6CO；7；
（3）水解时需加入大量的水并加热，由TiCl₄+（2+x） H₂O?TiO₂•xH₂O↓+4HCl可知，加入大量水并加热，HCl挥发，温度升高，都能使水解反应向正反应方向进行，促进水解趋于完全，
故答案为：发生反应TiCl₄+（2+x）H₂O?TiO₂•xH₂O+4HCl，加入大量水并加热，HCl挥发，温度升高，都能促使水解正向进行；
（4）反应2Mg（s）+TiCl₄（l）═2MgCl₂（s）+Ti（s）可看做反应①×2-②得到，根据盖斯定律得△H-641kJ/mol×2-（-770 kJ/mol）=-512kJ•mol^-1，反应2Mg（s）+TiCl₄（l）═2MgCl₂（s）+Ti（s）在Ar气氛中进行的理由是Mg和Ti都有较强还原性，在高温下都易被空气中的O₂氧化，Ar气中防止高温下Mg（Ti）与空气中的O₂（或CO₂、N₂）反应
故答案为：-512 kJ•mol^-1；Mg和Ti都有强还原性，防止高温下Mg（Ti）与空气中的O₂（或CO₂、N₂）反应，在Ar气氛中可以防止被氧化；
（5）由CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g）可知，合成6mol甲醇需要n（CO）=6mol、n（H₂）=12mol．根据2FeTiO₃+6C+7Cl₂$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2FeCl₃+2TiCl₄+6CO可知，电解中生成的n（Cl₂）=$\frac{7}{6}$n（CO）=7mol，根据2NaCl+2H₂O$\frac{\underline{\;通电\;}}{\;}$2NaOH+H₂↑+Cl₂↑可知，电解生成n（H₂）=n（Cl₂）=7mol，故需额外补充H₂ 为12mol-7mol=5mol，V=5×22.4=112L；
故答案为：112．

点评 本题考查化学方程式的书写及计算、盖斯定律计算、电解原理和计算应用等，题目难度中等，注意根据题干信息的分析判断．