Question

金屬鈦被稱為鐵和鋁之后崛起的第三金屬，它是空間技術(shù)、航海、化工、醫(yī)療上不可缺少的材料．為了提高資源的利用率，減少環(huán)境污染，可將氯堿廠、煉鈦廠和甲醇廠組成產(chǎn)業(yè)鏈，其關(guān)系如下圖所示．

請回答下列問題：
（1）寫出鈦鐵礦經(jīng)氯化法得到四氯化鈦的化學(xué)方程式______．
（2）TiCl₄暴露在潮濕空氣中冒白煙，白煙主要為白色的二氧化鈦的水合物H₂TiO₃，試寫出該反應(yīng)的化學(xué)方程式：______．
（3）已知：①M(fèi)g（s）+Cl₂（g）=MgCl₂（s）△H=-641kJ?mol^-1
②Ti（s）+Cl₂（g）=TiCl₄（l）△H=-385kJ?mol^-1
則Mg 與TiCl₄反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為______，該反應(yīng)在氬氣氛中進(jìn)行的理由是______．
（4）在上述產(chǎn)業(yè)鏈中，合成96t 甲醇理論上需額外補(bǔ)充H₂______t （不考慮生產(chǎn)過程中物質(zhì)的任何損失）．

Answer 1

解：（1）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=2FeCl₃+2TiCl₄+6CO，故答案為：2FeTiO₃+6C+7Cl₂═2FeCl₃+2TiCl₄+6CO；
（2）反應(yīng)的化學(xué)方程式：TiCl₄+3H₂O═H₂TiO₃+4HCl，故答案為：TiCl₄+3H₂O═H₂TiO₃+4HCl；
（3）反應(yīng)2Mg（s）+TiCl₄（l）═2MgCl₂（s）+Ti（s）可看做反應(yīng)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(yīng)2Mg（s）+TiCl₄（l）═2MgCl₂（s）+Ti（s）在Ar氣氛中進(jìn)行的理由是Mg和Ti都有較強(qiáng)還原性，在高溫下都易被空氣中的O₂氧化，故答案為：2Mg（s）+TiCl₄（l）═2MgCl₂（s）+Ti（s）△H=-512 kJ?mol^-1；Mg和Ti都有強(qiáng)還原性，在Ar氣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↑得如下關(guān)系式：6CH₃OH→6CO→7Cl₂→7H₂，而6CH₃OH→12H₂，故每生產(chǎn)6molCH₃OH（192g）需額外補(bǔ)充5molH₂（10g），則生產(chǎn)96t甲醇，至少需額外補(bǔ)充5t氫氣，故答案為：5．
分析：（1）鈦鐵礦經(jīng)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；
（2）TiCl₄與水反應(yīng)生成氯化氫和二氧化鈦的水合物H₂TiO₃；
（3）根據(jù)蓋斯定律，①×2-②可得；Mg和Ti都有較強(qiáng)還原性，在高溫下都易被空氣中的O₂氧化；
（4）根據(jù)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↑得到相應(yīng)關(guān)系式來計(jì)算．
點(diǎn)評：本題考查化學(xué)方程式的書寫及計(jì)算、蓋斯定律等，題目難度較大，注意根據(jù)蓋斯定律解題．