Question

某化工集团为了提高资源利用率减少环境污染，将钛厂、氯碱厂和甲醇厂组成产业链．其主要工艺如下：

（1）写出电解食盐水反应的离子方程式

 

．
（2）写出钛铁矿经氯化法得到四氯化钛的化学方程式：

 

．
（3）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

 

反应2Mg+TiCl₄

800℃  .

2MgCl₄+Ti在Ar气氛中进行的理由是

 

．
（4）在上述产业链中，合成192t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）．
（5）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．该电池中负极上的电极反应式是

 

．

Answer 1

考点：副产品的综合利用,用盖斯定律进行有关反应热的计算,化学电源新型电池

专题：化学反应中的能量变化,电化学专题

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）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）碱性甲醇电池中，O₂在正极得电子发生还原反应，负极甲醇消耗氢氧根离子生成碳酸盐．

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，
故答案为：2FeTiO₃+6C+7Cl₂

高温  .

2FeCl₃+2TiCl₄+6CO；
（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：-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）根据CO+2H₂→CH₃OH，CH₃OH～CO～

7

6

Cl₂～

7

6

H₂，所以生产1 molCH₃OH，理论上还需补充氢气（2-

7

6

））mol=

5

6

mol，即

5

3

gH₂，故生产192 t CH₃OH还需补充H₂的质量10t，故答案为：10；
（5）碱性甲醇电池中，负极上甲醇失电子和氢氧根离子反应生成碳酸根离子和水，电极反应式为2CH₃OH-12e^-+16OH^-=2CO₃^2-+12H₂O，
故答案为：2CH₃OH-12e^-+16OH^-=2CO₃^2-+12H₂O．

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．