Question

11．某化工集團為了提高資源利用率減少環(huán)境污染，將鈦、氯堿和甲醇的制備組成產業(yè)鏈．其主要工藝如下：

（1）寫出電解飽和食鹽水反應的離子方程式2Cl^-+2H₂O$\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$ 2OH^-+H₂↑+Cl₂↑．
（2）寫出鈦鐵礦在高溫下與焦炭經氯化得四氯化鈦的化學方程式2FeTiO₃+6C+7Cl₂$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2FeCl₃+2TiCl₄+6CO，生成1molTiCl₄轉移電子的物質的量為7mol．
（3）利用四氯化鈦制備TiO₂•xH₂O，需加入大量的水并加熱的目的是發(fā)生反應TiCl₄+（2+x）H₂O?TiO₂•xH₂O+4HCl
加入大量水并加熱，HCl揮發(fā)，溫度升高，都能促使水解正向進行．
（4）已知：①Mg（s）+Cl₂（g）=MgCl₂（s）；△H=-641kJ•mol^-1
②Ti（s）+2Cl₂（g）=TiCl₄（s）；△H=-770kJ•mol^-1
則2Mg（s）+TiCl₄（g）=2MgCl₂（s）+Ti（s）；△H=-512 kJ•mol^-1，
反應2Mg+TiCl₄$\frac{\underline{\;800℃\;}}{\;}$2MgCl₂+Ti在Ar的氣氛中進行的理由是Mg和Ti都有強還原性，防止高溫下Mg（Ti）與空氣中的O₂（或CO₂、N₂）反應，在Ar氣氛中可以防止被氧化．
（5）假設聯(lián)合生產中各原料利用率為100%，則制得6mol甲醇，需再補充標準狀況下的H₂112L．

Answer 1

分析 （1）電解食鹽水生成NaOH、H₂和Cl₂，以此書寫離子方程式；
（2）鈦鐵礦經氯化得到四氯化鈦、氯化鐵和一氧化碳；依據(jù)原子守恒配平寫出；
（3）TiCl₄水解生成TiO₂•xH₂O，再經焙燒制得TiO₂，水解為吸熱反應，從平衡移動角度分析；
（4）根據(jù)蓋斯定律，①×2-②可得；Mg和Ti都有較強還原性，在高溫下都易被空氣中的O₂氧化；
（5）根據(jù)甲醇的物質的量計算需要CO、H₂的物質的量，根據(jù)n（CO）計算電解中生成的n（Cl₂），進而計算電解生成n（H₂），據(jù)此計算解答．

解答 解：（1）電解食鹽水生成NaOH、H₂和Cl₂，反應的化學方程式為2Cl^-+2H₂O$\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$2OH^-+H₂↑+Cl₂↑，
故答案為：2Cl^-+2H₂O$\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$2OH^-+H₂↑+Cl₂↑；
（2）從圖示可知氯化時的反應物為FeTiO₃、C、Cl₂，生成物為FeCl₃、TiCl₄、CO，再根據(jù)得失電子和原子守恒即可得出該反應的方程式為2FeTiO₃+6C+7Cl₂$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2FeCl₃+2TiCl₄+6CO，由方程式得出生成2molTiCl₄轉移14mol電子，所以生成1mol四氯化鈦時轉移電子的物質的量為7mol；
故答案為：2FeTiO₃+6C+7Cl₂$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2FeCl₃+2TiCl₄+6CO；7；
（3）水解時需加入大量的水并加熱，由TiCl₄+（2+x） H₂O?TiO₂•xH₂O↓+4HCl可知，加入大量水并加熱，HCl揮發(fā)，溫度升高，都能使水解反應向正反應方向進行，促進水解趨于完全，
故答案為：發(fā)生反應TiCl₄+（2+x）H₂O?TiO₂•xH₂O+4HCl，加入大量水并加熱，HCl揮發(fā)，溫度升高，都能促使水解正向進行；
（4）反應2Mg（s）+TiCl₄（l）═2MgCl₂（s）+Ti（s）可看做反應①×2-②得到，根據(jù)蓋斯定律得△H-641kJ/mol×2-（-770 kJ/mol）=-512kJ•mol^-1，反應2Mg（s）+TiCl₄（l）═2MgCl₂（s）+Ti（s）在Ar氣氛中進行的理由是Mg和Ti都有較強還原性，在高溫下都易被空氣中的O₂氧化，Ar氣中防止高溫下Mg（Ti）與空氣中的O₂（或CO₂、N₂）反應
故答案為：-512 kJ•mol^-1；Mg和Ti都有強還原性，防止高溫下Mg（Ti）與空氣中的O₂（或CO₂、N₂）反應，在Ar氣氛中可以防止被氧化；
（5）由CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g）可知，合成6mol甲醇需要n（CO）=6mol、n（H₂）=12mol．根據(jù)2FeTiO₃+6C+7Cl₂$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2FeCl₃+2TiCl₄+6CO可知，電解中生成的n（Cl₂）=$\frac{7}{6}$n（CO）=7mol，根據(jù)2NaCl+2H₂O$\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$2NaOH+H₂↑+Cl₂↑可知，電解生成n（H₂）=n（Cl₂）=7mol，故需額外補充H₂ 為12mol-7mol=5mol，V=5×22.4=112L；
故答案為：112．

點評 本題考查化學方程式的書寫及計算、蓋斯定律計算、電解原理和計算應用等，題目難度中等，注意根據(jù)題干信息的分析判斷．