Question

鈦（Ti ）被稱(chēng)為繼鐵、鋁之后的第三金屬．如下圖所示，將鈦廠(chǎng)、氯堿廠(chǎng)和甲醇廠(chǎng)組成產(chǎn)業(yè)鏈可以大大提高資源利用率，減少環(huán)境污染．請(qǐng)?zhí)顚?xiě)下列空白：

（l）電解飽和食鹽水時(shí)，總反應(yīng)的離子方程式是

2Cl^-+2H₂O2OH^-+H₂↑+Cl₂↑

．
（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（不用寫(xiě)條件）

2FeTiO₃+6C+7Cl₂=2FeCl₃+2TiCl₄+6CO

．
（3）已知：①M(fèi)g（s）+Cl₂（g）=MgCl₂（s）△H=-641kJ?mol^-1
②Ti（s）+2Cl₂（g）=TiCl₄（s）△H=-770kJ?mol^-1
則2Mg（s）+TiCl₄（s）=2MgCl₂（s）+Ti（s）△H=

-512kJ/mol

．
反應(yīng)2Mg（s）+TiCl₄（s）2MgCl₂（s）+Ti，在Ar氣氛中進(jìn)行的理由是：

Mg和Ti都有強(qiáng)還原性，在Ar氣氛中可以防止被氧化．

．
（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

5

 t （不考慮生產(chǎn)過(guò)程中物質(zhì)的任何損失）．
（5）以甲醇、空氣、氫氧化鉀溶液為原料，石墨為電極可構(gòu)成燃料電池．已知該燃料電池的總反應(yīng)式為：2CH₃OH+3O₂+4OH^-=2CO₃^2-+6H₂O，正極發(fā)生的電極方程式為：3O₂+6H₂O+12e^-=12OH^-．該電池中負(fù)極上的電極反應(yīng)式是

2CH₃OH-12e^-+16OH^-=2CO₃^2-+12H₂O

．

Answer 1

分析：（1）根據(jù)電解飽和食鹽水時(shí)，Cl^-在陽(yáng)極放電，H⁺在陰極放電；
（2）可按流程圖找出反應(yīng)物和生成物；
（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)化學(xué)方程式CO+2H₂→CH₃OH、2FeTiO₃+6C+7Cl₂=2FeCl₃+2TiCl₄+6CO、2Cl^-+2H₂O 2OH^-+H₂↑+Cl₂↑進(jìn)行計(jì)算；
（5）負(fù)極上的電極反應(yīng)式等于電池的總反應(yīng)式-正極發(fā)生的電極方程式；

解答：解：（1）因電解飽和食鹽水時(shí)，Cl^-在陽(yáng)極放電，H⁺在陰極放電，所以反應(yīng)的離子方程式是：2Cl^-+2H₂O 2OH^-+H₂↑+Cl₂↑，故答案為：2Cl^-+2H₂O 2OH^-+H₂↑+Cl₂↑    
（2）按流程圖找出反應(yīng)物和生成物，方程式為：2FeTiO₃+6C+7Cl₂=2FeCl₃+2TiCl₄+6CO
（3）反應(yīng)2Mg（s）+TiCl₄（s）=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（s）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：-512 kJ/mol；Mg和Ti都有強(qiáng)還原性，在Ar氣氛中可以防止被氧化．
    （4）解：CO+2H₂→CH₃OH             
             28   4　  32
             X　  Y     96噸
解得：X=84噸   Y=12噸  
         2FeTiO₃+6C+7Cl₂=2FeCl₃+2TiCl₄+6CO
                    497               168 
                     Z                 84噸
解得：Z=248.5噸
        2Cl^-+2H₂O 2OH^-+H₂↑+Cl₂↑
                                2     71
                                P      248.5噸
解得：P=7噸
所以需額外補(bǔ)充H₂5t，
故答案為：5
（5）以甲醇、空氣、氫氧化鉀溶液為原料，石墨為電極可構(gòu)成燃料電池，正極反應(yīng)為：3O₂+12H₂O+12e^-=12OH^-，總反應(yīng)式為：2CH₃OH+3O₂+4OH^-=2CO₃^2-+6H₂O，兩式相減，負(fù)極反應(yīng)為：2CH₃OH-12e^-+16OH^-=2CO₃^2-+12H₂O，
故答案為：2CH₃OH-12e^-+16OH^-=2CO₃^2-+12H₂O．

點(diǎn)評(píng)：本題將眾多的知識(shí)融合于工業(yè)生產(chǎn)中，考查了學(xué)生分析問(wèn)題解決問(wèn)題的能力．