Question

19．將煉鈦廠(chǎng)、氯堿廠(chǎng)和甲醇廠(chǎng)組成產(chǎn)業(yè)鏈如下，可得到燒堿、甲醇、鈦以及其他一些有用的副產(chǎn)品．

已知：合成甲醇的主反應(yīng)為：CO+2H₂?CH₃OH+Q（Q＞0，下同）；
同時(shí)有副反應(yīng)如：8CO+17H₂?C₈H₁₈+8H₂O+Q
4CO+8H₂?C₄H₉OH+3H₂O+Q．
請(qǐng)完成下列填空：
（1）在實(shí)驗(yàn)室電解飽和食鹽水時(shí)，因工業(yè)食鹽中含有少量氯化鈣、硫酸鎂等雜質(zhì)，除雜時(shí)先加入沉淀劑，然后過(guò)濾，濾渣的成分是BaSO₄、CaCO₃、BaCO₃、Mg（OH）₂（填寫(xiě)化學(xué)式）．
（2）寫(xiě)出鈦鐵礦經(jīng)氯化法得到四氯化鈦的化學(xué)方程式2FeTiO₃+6C+7Cl₂$\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$2TiCl₄+2FeCl₃+6CO．
（3）諸如上述聯(lián)合生產(chǎn)，其優(yōu)點(diǎn)有大大提高資源利用率；降低生產(chǎn)成本；減少環(huán)境污染等．生產(chǎn)中除了獲得上述目標(biāo)產(chǎn)品外，還能得到副產(chǎn)品C₈H₁₈、C₄H₉OH、FeCl₃、MgCl₂（填寫(xiě)化學(xué)式）．
（4）在上述產(chǎn)業(yè)鏈中，合成192噸甲醇理論上需額外補(bǔ)充H₂10噸（不考慮生產(chǎn)過(guò)程中物質(zhì)的損失及副反應(yīng)）．
（5）上述產(chǎn)業(yè)鏈中“氯化”在600℃以上的反應(yīng)器內(nèi)進(jìn)行．已知：

物質(zhì)	沸點(diǎn)（℃）
TiCl4	136
FeCl3	315

為了將TiCl₄從“氯化”后的混合物中分離出來(lái)，請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)合理的方案：將氯化后的混合物冷卻至136⁰C以下，使TiCl₄和FeCl₃均為液體；加熱蒸餾混合液體，收集136⁰C的餾分．

Answer 1

分析 （1）加入氫氧化鈉除去鎂離子，再加入氯化鋇除去硫酸根離子，然后加入碳酸鈉除去鋇離子和鈣離子，由此分析濾渣的組成；
（2）從圖示可知氯化時(shí)的反應(yīng)物為FeTiO₃、C、Cl₂，生成物為FeCl₃、TiCl₄、CO，再根據(jù)得失電子和原子守恒即可得出該反應(yīng)的方程式；
（3）氯堿工業(yè)中的產(chǎn)物高效利用，大大提高資源利用率，降低生產(chǎn)成本，有毒氣體一氧化碳的利用，減少了環(huán)境污染；合成甲醇的主反應(yīng)為：CO+2H₂?CH₃OH+Q；
同時(shí)有副反應(yīng)如：8CO+17H₂?C₈H₁₈+8H₂O+Q；4CO+8H₂?C₄H₉OH+3H₂O+Q，結(jié)合流程圖分析解答；
（4）根據(jù)圖中流程可知，利用CO和H₂，反應(yīng)生成甲醇，根據(jù)所需要的氫氣總量減去電解生成總量，計(jì)算額外所需氫氣的量；
（5）應(yīng)用兩種氯化物有沸點(diǎn)不同，應(yīng)用蒸餾的方法分離．

解答 解：（1）加入氫氧化鈉除去鎂離子，生成氫氧化鎂，再加入氯化鋇除去硫酸根離子，生成硫酸鋇沉淀，然后加入碳酸鈉除去鋇離子和鈣離子，生成碳酸鋇和碳酸鈣，故答案為：BaSO₄、CaCO₃、BaCO₃、Mg（OH）₂；
（2）從圖示可知氯化時(shí)的反應(yīng)物為FeTiO₃、C、Cl₂，生成物為FeCl₃、TiCl₄、CO，再根據(jù)得失電子和原子守恒即可得出該反應(yīng)的方程式為2FeTiO₃+6C+7Cl₂ $\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$2TiCl₄+2FeCl₃+6CO，故答案為：2FeTiO₃+6C+7Cl₂ $\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$2TiCl₄+2FeCl₃+6CO；
（3）氯堿工業(yè)中的產(chǎn)物高效利用，大大提高資源利用率，降低生產(chǎn)成本，有毒氣體一氧化碳的利用，減少了環(huán)境污染，合成甲醇的主反應(yīng)為：CO+2H₂?CH₃OH+Q；
同時(shí)有副反應(yīng)如：8CO+17H₂?C₈H₁₈+8H₂O+Q；4CO+8H₂?C₄H₉OH+3H₂O+Q，所以還能得到副產(chǎn)品是C₈H₁₈、C₄H₉OH、FeCl₃、MgCl₂，故答案為：大大提高資源利用率；降低生產(chǎn)成本；減少環(huán)境污染等；C₈H₁₈、C₄H₉OH、FeCl₃、MgCl₂；
（4）根據(jù)CO+2H₂→CH₃OH，CH₃OH～CO～$\frac{7}{6}$Cl₂～$\frac{7}{6}$H₂，所以生產(chǎn)1 molCH₃OH，理論上還需補(bǔ)充氫氣（2-$\frac{7}{6}$））mol=$\frac{5}{6}$mol，即$\frac{5}{3}$gH₂，故生產(chǎn)192 t CH₃OH還需補(bǔ)充H₂的質(zhì)量10t，故答案為：10；
（5）應(yīng)用兩種氯化物有沸點(diǎn)不同，應(yīng)用蒸餾的方法分離，具體操作將氯化后的混合物冷卻至136⁰C以下，使TiCl₄和FeCl₃均為液體；加熱蒸餾混合液體，收集136⁰C的餾分，故答案為：將氯化后的混合物冷卻至136⁰C以下，使TiCl₄和FeCl₃均為液體；加熱蒸餾混合液體，收集136⁰C的餾分．

點(diǎn)評(píng) 本題考查較為綜合，涉及化學(xué)方程式的書(shū)寫(xiě)及計(jì)算、物質(zhì)的分離等，題目難度中等，注意兩種沸點(diǎn)不同物質(zhì)的分離與提純．