Question

18．鈦（Ti）被稱為繼鐵、鋁之后的第三金屬，四川攀枝花和西昌地區(qū)的釩鈦磁鐵礦儲量十分豐富．如右圖所示，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，減少環(huán)境污染．據(jù)此作答：
（1）電解食鹽水時，總反應的離子方程式是2Cl^-+2H₂O$\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$2OH^-+H₂↑+Cl₂↑．
（2）寫出鈦鐵礦經(jīng)氯化法得到四氯化鈦的化學方程式：2FeTiO₃+6C+7Cl₂$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2TiCl₄+2FeCl₃+6CO．
（3）已知：①Mg（s）+Cl₂（g）═MgCl₂（s），△H=-641kJ/mol；②Ti（s）+2Cl₂（g）═TiCl₄（s），△H=-770kJ/mol；
下列說法正確的是（選填字母）cd．
a．Mg的燃燒熱為641kJ/mol
b．Ti的能量一定比TiCl₄高
c．等質(zhì)量的Mg（s）、Ti（s）與足量的氯氣反應，前者放出的熱量多
d．Mg還原TiCl₄的熱化學方程式為：2Mg（s）+TiCl₄（s）═2MgCl₂（s）+Ti（s）；△H=-512kJ/mol
（4）在上述產(chǎn)業(yè)鏈中，合成192t甲醇理論上需額外補充H₂10t（不考慮生產(chǎn)過程中物質(zhì)的任何損失）．
（5）以甲醇、空氣、氫氧化鉀溶液為原料，石墨為電極可構成燃料電池．該電池中負極上的電極反應式是CH₃OH-6e^-+8OH^-=CO₃^2-+6H₂O．

Answer 1

分析 由圖可知，電解飽和食鹽水生成NaOH、氫氣、氯氣，氫氣與CO合成甲醇，氯氣、C與鈦鐵礦發(fā)生氧化還原反應，Mg還原TiCl₄得到Ti，
（1）電解食鹽水生成NaOH、H₂和Cl₂，以此書寫離子方程式；
（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；
（3）a．1mol可燃物燃燒生成穩(wěn)定氧化物放出的熱量為燃燒熱；
b．反應熱為反應物總能量與生成物總能量的差值；
c．物質(zhì)的量與反應放出的熱量成正比；
d．利用蓋斯定律確定其方程式．
（4）根據(jù)CO+2H₂→CH₃OH、2FeTiO₃+6C+7Cl₂$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2TiCl₄+2FeCl₃+6CO、2Cl^-+2H₂O$\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$2OH^-+H₂↑+Cl₂↑可知CH₃OH～CO～$\frac{7}{6}$Cl₂～$\frac{7}{6}$H₂，以此計算；
（5）堿性甲醇電池中，甲醇在負極上失電子發(fā)生氧化反應．

解答 解：由圖可知，電解飽和食鹽水生成NaOH、氫氣、氯氣，氫氣與CO合成甲醇，氯氣、C與鈦鐵礦發(fā)生氧化還原反應，Mg還原TiCl₄得到Ti，
（1）電解食鹽水生成NaOH、H₂和Cl₂，反應的離子方程式為2Cl^-+2H₂O$\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$2OH^-+H₂↑+Cl₂↑，
故答案為：2Cl^-+2H₂O$\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$2OH^-+H₂↑+Cl₂↑；
（2）從圖示可知氯化時的反應物為FeTiO₃、C、Cl₂，生成物為FeCl₃、TiCl₄、CO，再根據(jù)得失電子和原子守恒即可得出該反應的方程式為2FeTiO₃+6C+7Cl₂$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2TiCl₄+2FeCl₃+6CO，
故答案為：2FeTiO₃+6C+7Cl₂$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2TiCl₄+2FeCl₃+6CO；
（3）a．Mg不是在O₂中燃燒，故641kJ/mol不能稱其燃燒熱，故a錯誤；
b．反應Ti（s）+2Cl₂（g）=TiCl₄（s）為放熱反應，1mol Ti（s）和2mol Cl₂ （g）的總能量大于1mol TiCl₄ （s）的總能量，故b錯誤；
c．假設質(zhì)量均為24g，則Mg（s）與足量Cl₂（g）反應放出641kJ熱量，24gTi（s） 與足量Cl₂（g）反應放出的熱量=$\frac{24g}{48g/mol}$×770kJ/mol=380.5kJ，故c正確；
d．將方程式①×2-②得2Mg（S）+TiCl₄（s）═2MgCl₂（S）+Ti（s）△H=2（-641kJ/mol）-（-770kJ/mol）=-512kJ/mol，故d正確；
故選cd；
（4）根據(jù)CO+2H₂→CH₃OH、2FeTiO₃+6C+7Cl₂$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2TiCl₄+2FeCl₃+6CO、2Cl^-+2H₂O$\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$2OH^-+H₂↑+Cl₂↑可知CH₃OH～CO～$\frac{7}{6}$Cl₂～$\frac{7}{6}$H₂，所以生產(chǎn)1 molCH₃OH，理論上還需補充氫氣（2-$\frac{7}{6}$）mol=$\frac{5}{6}$mol，即$\frac{5}{3}$gH₂，故生產(chǎn)192 t CH₃OH還需補充H₂的質(zhì)量為$\frac{192}{32}$×$\frac{5}{3}$=10t，
故答案為：10；
（5）堿性甲醇電池中，負極上甲醇失電子和氫氧根離子反應生成碳酸根離子和水，電極反應式為CH₃OH-6e^-+8OH^-=CO₃^2-+6H₂O，
故答案為：CH₃OH-6e^-+8OH^-=CO₃^2-+6H₂O．

點評 本題考查較為綜合，側重物質(zhì)制備及分離提純的綜合考查，為高頻考點，涉及離子方程式、化學反應與能量、電化學等知識，題目難度中等，（4）中關系式法計算為解答的難點．