Question

金属钛被称为铁和铝之后崛起的第三金属，它是空间技术、航海、化工、医疗上不可缺少的材料．为了提高资源的利用率，减少环境污染，可将氯碱厂、炼钛厂和甲醇厂组成产业链，其关系如下图所示．

请回答下列问题：
（1）写出钛铁矿经氯化法得到四氯化钛的化学方程式______．
（2）TiCl₄暴露在潮湿空气中冒白烟，白烟主要为白色的二氧化钛的水合物H₂TiO₃，试写出该反应的化学方程式：______．
（3）已知：①Mg（s）+Cl₂（g）=MgCl₂（s）△H=-641kJ?mol^-1
②Ti（s）+Cl₂（g）=TiCl₄（l）△H=-385kJ?mol^-1
则Mg 与TiCl₄反应的热化学方程式为______，该反应在氩气氛中进行的理由是______．
（4）在上述产业链中，合成96t 甲醇理论上需额外补充H₂______t （不考虑生产过程中物质的任何损失）．

Answer 1

解：（1）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=2FeCl₃+2TiCl₄+6CO，故答案为：2FeTiO₃+6C+7Cl₂═2FeCl₃+2TiCl₄+6CO；
（2）反应的化学方程式：TiCl₄+3H₂O═H₂TiO₃+4HCl，故答案为：TiCl₄+3H₂O═H₂TiO₃+4HCl；
（3）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，故答案为：2Mg（s）+TiCl₄（l）═2MgCl₂（s）+Ti（s）△H=-512 kJ?mol^-1；Mg和Ti都有强还原性，在Ar气氛中可以防止被氧化；
（4）由方程式CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g）、2FeTiO₃+6C+7Cl₂=2FeCl₃+2TiCl₄+6CO、2NaCl+2H₂O=2NaOH+H₂↑+Cl₂↑得如下关系式：6CH₃OH→6CO→7Cl₂→7H₂，而6CH₃OH→12H₂，故每生产6molCH₃OH（192g）需额外补充5molH₂（10g），则生产96t甲醇，至少需额外补充5t氢气，故答案为：5．
分析：（1）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；
（2）TiCl₄与水反应生成氯化氢和二氧化钛的水合物H₂TiO₃；
（3）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；
（4）根据CO和H₂合成甲醇的方程式：CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g）以及2FeTiO₃+6C+7Cl₂=2FeCl₃+2TiCl₄+6CO和2NaCl+2H₂O=2NaOH+H₂↑+Cl₂↑得到相应关系式来计算．
点评：本题考查化学方程式的书写及计算、盖斯定律等，题目难度较大，注意根据盖斯定律解题．