Question

某化工厂将钛、氯碱工业和甲醇制备联合生产，大大提高原料利用率，并减少环境污染．流程如图：
回答下列问题：
（1）写出以石墨为电极电解饱和食盐水的离子方程式

 

（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

 

，生成1mol四氯化钛时转移电子的物质的量为

 

mol
（3）利用四氯化钛制备TiO₂．xH₂O时，需加入大量的水并加热的目的是

 

（4）钛广泛用于航天领域．氩气在冶炼钛的流程中的作用是

 

（5）利用CO和H₂制备甲醇
①已知H₂（g）、CO（g）和CH₃OH（l）的燃烧热△H分别为-285.8kJ/mol、-283.0kJ/mol和-726.5kJ/mol．写出CO和H₂制备甲醇的热化学方程式

 

②假设联合生产中各原料利用率为100%，若得到6mol甲醇，则只需再补充标准状况下的H₂

 

L．

Answer 1

考点：电解原理,热化学方程式,物质分离和提纯的方法和基本操作综合应用

专题：

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）在Ar气中进行防止钛、镁被氧化；控制温度使TiCl₄、Mg、MgCl₂转化为蒸气，Ti不融化；
（5）①先根据燃烧热分别写出CO、H₂、CH₃OH热化学方程式后，根据盖斯定律就可得出CO和H₂合成甲醇的热化学方程式；
②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

通电  .

2OH^-+H₂↑+Cl₂↑，故答案为：2Cl^-+2H₂O

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

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

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）在Ar气中进行防止钛、镁被氧化；故答案为：防止钛、镁被氧化；
（5）①CO燃烧的热化学方程式：CO（g）+

1

2

O₂（g）═CO₂（g）△H=-285.8kJ?mol^-1 ①
H₂燃烧的热化学方程式：2H₂（g）+O₂（g）═2H₂O（l）△H=-283×2 kJ?mol^-1 ②
CH₃OH燃烧的热化学方程式：CH₃OH（l）+

3

2

O₂（g）═CO₂（g）+2H₂O（l）△H=-726.5kJ?mol^-1 ③
根据盖斯定律将①+②+（-③）可得：CO（g）+2H₂（g）═CH₃OH（l）△H=-125.3KJ?mol^-1，
故答案为：CO（g）+2H₂（g）═CH₃OH（l）△H=-125.3KJ?mol^-1；
②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

高温  .

2FeCl₃+2TiCl₄+6CO可知，电解中生成的n（Cl₂）=

7

6

n（CO）=7mol，根据2NaCl+2H₂O

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、盖斯定律等，题目难度中等，注意根据盖斯定律解题．