Question

5．我國鈦資源豐富，攀枝花和西昌已探明鈦礦儲量就有幾十億噸，其重要的礦石有金紅石TiO₂、鈦鐵礦FeTiO₃以及釩鈦鐵礦．如圖1所示，將鈦廠、氯堿廠和甲醇廠組成產(chǎn)業(yè)鏈可以大大提高資源利用率．

（1）TiCl₄常溫下為無色液體，具有刺激性氣味，極易水解，其化學(xué)鍵類型為極性共價鍵，寫出TiCl₄水解的方程式TiCl₄+（x+2）H₂OTiO₂•XH₂O↓+4HCl
（2）寫出鈦鐵礦與焦炭、Cl₂共熱得到TiCl₄的化學(xué)方程式：2FeTiO₃+6C+7Cl₂$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2FeCl₃+2TiCl₄+6CO
（3）①Mg（s）+Cl₂（g）=MgCl₂（s）△H=-641KJ/mol
②Ti（s）+2Cl₂（g）=TiCl₄（g）△H=-770KJ/mol
請寫出上圖中TiCl₄生成Ti的熱化學(xué)反應(yīng)方程式：2Mg（s）+TiCl₄（l）═2MgCl₂（s）+Ti（s）△H=-512kJ/mol

（4）海綿鈦可用碘提純，原理為Ti（s）+2I₂（g）$?_{約1250℃}^{＞400℃}$ TiI₄（g）下列說法正確的是CD
A．該反應(yīng)正反應(yīng)的△H＞0
B．在不同溫度區(qū)域，TiI₄的量保持不變
C．在提純過程中，I₂的作用是將粗鈦從低溫區(qū)轉(zhuǎn)移到高溫區(qū)
D．在提純過程中，I₂可循環(huán)利用
（5）鈦網(wǎng)做陽極電解飽和食鹽水常用隔膜電解槽．圖2為陽離子交換膜電解槽示意圖．
①該電解裝置陽極在左室（填左室、右室）．氯堿工業(yè)電解槽一般采用Ti網(wǎng)作陽極而不用Fe網(wǎng)，其原因是金屬鈦不易被腐蝕，生產(chǎn)的Cl₂不會與之反應(yīng)．
②右室中加入少量NaOH的原因是增強導(dǎo)電性．
（6）在上述產(chǎn)業(yè)鏈中合成112t甲醇理論上能生產(chǎn)Ti56t（不考慮生產(chǎn)過程中物質(zhì)的任何損失）

Answer 1

分析 （1）TiCl₄在常溫下是無色液體，應(yīng)屬于分子晶體；TiCl₄水解生成TiO₂•XH₂O和HCl，依據(jù)原子個數(shù)守恒寫出方程式；
（2）鈦鐵礦在高溫下與焦炭經(jīng)氯化得到四氯化鈦，還生成氯化鐵、CO；
（3）依據(jù)熱化學(xué)方程式和蓋斯定律計算得到所需熱化學(xué)方程式；
（4）A．依據(jù)反應(yīng)類型判斷反應(yīng)的熱效應(yīng)；
B．根據(jù)溫度判斷，在不同溫度區(qū)域，TiI₄的量是否發(fā)生改變；
C．溫度不同，反應(yīng)方程式不同，產(chǎn)物不同；
D．在提純過程中，根據(jù)反應(yīng)確定I₂的量是否變化；
（5）①依據(jù)溶液中陽離子的移動方向判斷電極；金屬鈦穩(wěn)定性強于鐵，抗氯氣的腐蝕能力強于鐵；
②氫氧化鈉為強電解質(zhì)，加入后能夠增強電解質(zhì)溶液的導(dǎo)電能力；
（6）依據(jù)轉(zhuǎn)化關(guān)系：TiCl₄～Ti，CO～CH₃OH；
2TiCl₄～6CO～6CH₃OH～2Ti計算解答．

解答 解：（1）TiCl₄在常溫下是無色液體，應(yīng)屬于分子晶體，含有的化學(xué)鍵為極性共價鍵；TiCl₄水解生成TiO₂•XH₂O和HCl，化學(xué)方程式：TiCl₄+（x+2）H₂O TiO₂•XH₂O↓+4HCl；
故答案為：極性共價鍵； TiCl₄+（x+2）H₂O TiO₂•XH₂O↓+4HCl；
（2）鈦鐵礦在高溫下與焦炭經(jīng)氯化得到四氯化鈦，還生成氯化鐵、CO，該反應(yīng)為2FeTiO₃+6C+7Cl₂$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2FeCl₃+2TiCl₄+6CO，
故答案為：2FeTiO₃+6C+7Cl₂$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2FeCl₃+2TiCl₄+6CO；
（3）①Mg（s）+Cl₂（g）=MgCl₂（s）△H=-641KJ/mol
②Ti（s）+2Cl₂（g）=TiCl₄（g）△H=-770KJ/mol
由蓋斯定律①×2-②，得到熱化學(xué)方程式為：2Mg（s）+TiCl₄（l）═2MgCl₂（s）+Ti（s）△H=-512kJ/mol；
故答案為：2Mg（s）+TiCl₄（l）═2MgCl₂（s）+Ti（s）△H=-512kJ/mol；
（4）A．大多數(shù)混合反應(yīng)是放熱反應(yīng)，該反應(yīng)的正反應(yīng)也是放熱反應(yīng)，則該反應(yīng)正反應(yīng)的△H＜0，故A錯誤；
B．高于400℃，鈦和氯氣反應(yīng)生成四氯化鈦，在1250℃四氯化鈦分解，所以在不同溫度區(qū)域，TiI₄的量不同，故B錯誤；
C．在提純過程中，高于400℃，碘和鈦反應(yīng)生成四氯化鈦，在1250℃四氯化鈦分解生成碘和鈦，所以I₂的作用是將粗鈦從低溫區(qū)轉(zhuǎn)移到高溫區(qū)，故C正確；
D．在提純過程中，高于400℃，碘和鈦反應(yīng)生成四氯化鈦，在1250℃四氯化鈦分解生成碘和鈦，所以I₂的量不變，可以循環(huán)利用故D正確；
故選：CD；
（5）①鈉離子為陽離子，電解池中陽離子移向的極為陰極，所以右室為陰極，左室為陽極；
金屬鈦不易被腐蝕，生產(chǎn)的Cl₂不會與之反應(yīng)，抗腐蝕性強與鐵，所以氯堿工業(yè)電解槽一般采用Ti網(wǎng)作陽極而不用Fe網(wǎng)；
故答案為：左室；金屬鈦不易被腐蝕，生產(chǎn)的Cl₂不會與之反應(yīng)；
②氫氧化鈉為強電解質(zhì)，加入后能夠增強電解質(zhì)溶液的導(dǎo)電能力；
故答案為：增強導(dǎo)電性；
（6）依據(jù)轉(zhuǎn)化關(guān)系可知：
2TiCl₄～6CO～6CH₃OH～2Ti
            6×32    2×48
             112t    m
解得m=56t
故答案為：56t，

點評 本題為綜合題考查了電解池工作原理、熱化學(xué)方程式的書寫、有關(guān)方程式的計算，側(cè)重對學(xué)生綜合能力的考查，題目難度較大．