Question

5．钛（Ti）被称为继铁、铝之后的第三金属，四川攀枝花和西昌地区的钒钛磁铁矿储量十分丰富．如图所示，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）电解食盐水时，总反应的离子方程式是2Cl^-+2H₂O$\frac{\underline{\;电解\;}}{\;}$2OH^-+H₂↑+Cl₂↑．
（2）写出钛铁矿经氯化法得到四氯化钛的化学方程式：2FeTiO₃+6C+7Cl₂$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2TiCl₄+2FeCl₃+6CO．
（3）已知：①Mg（s）+Cl₂（g）=MgCl₂（s）；△H=-641kJ/mol；②Ti（s）+2Cl₂（g）=TiCl₄（s）；△H=-770kJ/mol．下列说法正确的是C．
A．Mg的燃烧热为641kJ/mol
B．Ti的能量一定比TiCl₄高
C．等质量的Mg（s）、Ti（s）与足量的氯气反应，前者放出的热量多
D．该冶炼Ti法对环境友好
（4）在上述产业链中，合成192t甲醇理论上需额外补充H₂10 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．该电池中负极上的电极反应式是CH₃OH-6e^-+8OH^-=CO₃^2-+6H₂O．

Answer 1

分析 由图可知，电解饱和食盐水生成NaOH、氢气、氯气，氢气与CO合成甲醇，氯气、C与钛铁矿发生氧化还原反应，Mg还原TiCl₄得到Ti，
（1）电解食盐水生成NaOH、H₂和Cl₂，以此书写离子方程式；
（2）从图示可知氯化时的反应物为FeTiO₃、C、Cl₂，生成物为FeCl₃、TiCl₄、CO，再根据得失电子和原子守恒即可得出该反应的方程式；
（3）A．1mol可燃物燃烧生成稳定氧化物放出的热量为燃烧热；
B．反应热为反应物总能量与生成物总能量的差值；
C．物质的量与反应放出的热量成正比；
D．由图可知，转化过程中存在有毒气体的参与．
（4）根据CO+2H₂→CH₃OH、2FeTiO₃+6C+7Cl₂$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2TiCl₄+2FeCl₃+6CO、2Cl^-+2H₂O$\frac{\underline{\;电解\;}}{\;}$2OH^-+H₂↑+Cl₂↑可知CH₃OH～CO～$\frac{7}{6}$Cl₂～$\frac{7}{6}$H₂，以此计算；
（5）碱性甲醇电池中，甲醇在负极上失电子发生氧化反应．

解答 解：由图可知，电解饱和食盐水生成NaOH、氢气、氯气，氢气与CO合成甲醇，氯气、C与钛铁矿发生氧化还原反应，Mg还原TiCl₄得到Ti，
（1）电解食盐水生成NaOH、H₂和Cl₂，反应的离子方程式为2Cl^-+2H₂O$\frac{\underline{\;电解\;}}{\;}$2OH^-+H₂↑+Cl₂↑，故答案为：2Cl^-+2H₂O$\frac{\underline{\;电解\;}}{\;}$2OH^-+H₂↑+Cl₂↑；
（2）从图示可知氯化时的反应物为FeTiO₃、C、Cl₂，生成物为FeCl₃、TiCl₄、CO，再根据得失电子和原子守恒即可得出该反应的方程式为2FeTiO₃+6C+7Cl₂$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2TiCl₄+2FeCl₃+6CO，
故答案为：2FeTiO₃+6C+7Cl₂$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2TiCl₄+2FeCl₃+6CO；
（3）A．Mg不是在O₂中燃烧，故641kJ/mol不能称其燃烧热，故A错误；
B．反应Ti（s）+2Cl₂（g）=TiCl₄（s）为放热反应，1mol Ti（s）和2mol Cl₂ （g）的总能量大于1mol TiCl₄ （s）的总能量，故B错误；
C．假设质量均为24g，则Mg（s）与足量Cl₂（g）反应放出641kJ热量，24gTi（s） 与足量Cl₂（g）反应放出的热量=$\frac{24g}{48g/mol}$×770kJ=385kJ，故C正确；
D．该冶炼Ti法，氯气、CO等均看污染环境，不符合对环境友好，故D错误；
故答案为：C；
（4）根据CO+2H₂→CH₃OH、2FeTiO₃+6C+7Cl₂$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2TiCl₄+2FeCl₃+6CO、2Cl^-+2H₂O$\frac{\underline{\;电解\;}}{\;}$2OH^-+H₂↑+Cl₂↑可知，CH₃OH～CO～$\frac{7}{6}$Cl₂～$\frac{7}{6}$H₂，所以生产1 molCH₃OH，理论上还需补充氢气（2-$\frac{7}{6}$）mol=$\frac{5}{6}$mol，即$\frac{5}{3}$gH₂，故生产192 t CH₃OH还需补充H₂的质量为$\frac{192}{32}$×$\frac{5}{3}$=10t，
故答案为：10；
（5）碱性甲醇电池中，负极上甲醇失电子和氢氧根离子反应生成碳酸根离子和水，电极反应式为CH₃OH-6e^-+8OH^-=CO₃^2-+6H₂O，故答案为：CH₃OH-6e^-+8OH^-=CO₃^2-+6H₂O．

点评 本题考查较为综合，侧重物质制备及分离提纯的综合考查，为高频考点，涉及离子方程式、化学反应与能量、电化学等知识，题目难度中等，（4）中关系式法计算为解答的难点．