Question

(13分)钛(Ti)被称为继铁、铝之后的第三金属。如下图所示，将钛厂、氯碱厂和甲醇厂组成产业链可以大大提高资源利用率，减少环境污染。请填写下列空白：

（1）电解饱和食盐水时，阳极的电极反应为                                    。

（2）写出钛铁矿与焦炭、Cl₂共热制得四氯化钛的化学方程式________________________。

（3）已知：①Mg(s) + Cl₂(g)＝MgCl₂(s)；△H = – 641 kJ/mol

    ②Ti(s) +2Cl₂(g)＝TiCl₄(s)；△H = –770 kJ/mol  

则2Mg(s) + TiCl₄(s)＝2MgCl₂(s) + Ti(s)；△H＝                   。

      反应2Mg(s) + TiCl₄(s)2MgCl₂(s) + Ti(s)，在Ar气氛中进行的理由是          。

（4）在上述产业链中，合成96 t 甲醇理论上消耗H₂            t(不考虑生产过程中物质的任何损失)。

（5）以甲醇、空气、氢氧化钾溶液为原料，石墨为电极可构成燃料电池。已知该燃料电池的总反应式为：2CH₃OH + 3O₂ + 4OH^－＝2CO₃^2－+ 6H₂O。该燃料电池发生反应时正极区溶液的pH     (填“增大”、“减小”或“不变”)，该电池中负极上的电极反应是________________________________________________。

 

Answer 1

(1) 2Cl^－ – 2e^－= Cl₂↑

 (2) 2FeTiO₃ + 6C + 7Cl₂2FeCl₃ + 2TiCl₄ + 6CO

(3) –512kJ·mol^－1

Mg和Ti都有较强还原性，在高温下都易被空气中的O₂氧化

(4) 12

 (5) 增大　　   CH₃OH – 6e^－+ 8OH^－= CO₃^2－+ 6H₂O

解析:（1）电解饱和食盐水时，Cl^－在阳极放电，所以阳极的电极反应为：2Cl^－ – 2e^－= Cl₂↑

（2）可按流程图找出反应物和生成物写出方程式为：2FeTiO₃ + 6C + 7Cl₂2FeCl₃ + 2TiCl₄ + 6CO

（3）反应2Mg(s) + TiCl₄(s)＝2MgCl₂(s) + Ti(s)可看做反应①×2－②得到，根据盖斯定律得△H＝– 641 kJ/mol×2－（–770 kJ/mol）=–512kJ·mol^－1

反应2Mg(s) + TiCl₄(s)2MgCl₂(s) + Ti(s)，在Ar气氛中进行的理由是Mg和Ti都有较强还原性，在高温下都易被空气中的O₂氧化。

（4）解：设需要H₂x吨

CO　+　2H₂=　ＣＨ_３ＯＨ

４　　　　32

ｘ　　　　96

解得：x=12吨

（5）以甲醇、空气、氢氧化钾溶液为原料，石墨为电极可构成燃料电池，正极反应为：3O₂+12H₂O+12e^－= 12OH^－，负极反应为：CH₃OH – 6e^－+ 8OH^－= CO₃^2－+ 6H₂O，该燃料电池发生反应时正极区溶液的。碱性增强，pH增大。