Question

【題目】金屬（Ti）硬度大、熔點(diǎn)高、耐腐蝕，被譽(yù)為“未來(lái)的金屬”．鈦酸亞鐵（FeTiO3）過(guò)一系列反應(yīng)制備鈦和甲醇（CH3OH）主要生成過(guò)程如下：

（1）鈦酸亞鐵（FeTiO3）中鈦元素為 價(jià)．

（2）①中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為：2FeTiO3+6C+7Cl22X+2TiCl4+6CO，則X為 ．

（3）③冶煉發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為 ．該反應(yīng)在氬氣（Ar）中進(jìn)行的理由是 ．

（4）②中為使原料全部轉(zhuǎn)化為甲醇，理論上CO和H2投料的質(zhì)量比為 ．

（5）綠色化學(xué)提倡物料循環(huán)，以上流程中可用于循環(huán)的物質(zhì)除Cl2、Mg外，還有 ．

Answer 1

【答案】（1）+4；（2）FeCl3；

（3）TiCl4+2MgTi+2MgCl2；防止Mg、Ti被氧化；

（4）7：1；（5）MgCl2．

【解析】（1）鈦酸亞鐵中鐵元素顯+2價(jià)，氧元素顯﹣2價(jià)，設(shè)鈦元素的化合價(jià)是x，根據(jù)在化合物中正負(fù)化合價(jià)代數(shù)和為零，可得：（+2）+x+（﹣2）×3=0，則x=+4價(jià)．

（2）由質(zhì)量守恒定律：反應(yīng)前后，原子種類、數(shù)目均不變，由反應(yīng)的化學(xué)方程式2FeTiO3+6C+7Cl2═2X+2TiCl4+6CO，反應(yīng)前鐵、鈦、氧、碳、氯原子個(gè)數(shù)分別為2、2、6、6、14，反應(yīng)后的生成物中鐵、鈦、氧、碳、氯原子個(gè)數(shù)分別為0、2、6、6、8，根據(jù)反應(yīng)前后原子種類、數(shù)目不變，則，2X分子中含有2個(gè)鐵原子和6個(gè)鐵原子，則每個(gè)X分子由1個(gè)鐵原子和3個(gè)氯原子構(gòu)成，則物質(zhì)X的化學(xué)式為FeCl3．

（3）③中反應(yīng)，即鎂與TiCl4在800℃，在氬氣的環(huán)境中反應(yīng)生成氯化鎂和鈦，反應(yīng)的化學(xué)方程式TiCl4+2MgTi+2MgCl2．

氬氣的化學(xué)性質(zhì)很不活潑，該反應(yīng)在氬氣（Ar）中進(jìn)行的理由是防止Mg、Ti被氧化．

（4）②中反應(yīng)，即一氧化碳與氫氣反應(yīng)生成甲醇，反應(yīng)的化學(xué)方程式為CO+2H2═CH3OH．為使原料全部轉(zhuǎn)化為甲醇，理論上CO和H2投料的質(zhì)量比為28：（2×2）=7：1．

（5）既是反應(yīng)物，也是生成物的物質(zhì)，可以循環(huán)使用，以上流程中可用于循環(huán)的物質(zhì)除Cl2、Mg外，還有MgCl2．