Question

（12分）鈦冶煉廠與氯堿廠、甲醇廠組成一個產業(yè)鏈（如圖所示），將大大提高資源的利用率，減少環(huán)境污染。

請回答下列問題：

（1）Ti的原子序數為22，Ti位于元素周期表中第_______周期，第______族。

（2）寫出鈦鐵礦在高溫下與焦炭經氯化得到四氯化鈦的化學方程式              。

（3）制備TiO₂的方法之一是利用TiCl₄水解生成TiO₂·x H₂O，再經焙燒制得。水解時需加入大量的水并加熱，請結合化學方程式和必要的文字說明原因：

                                                                       

（4）由TiCl₄→Ti 需要在Ar氣中進行的理由是_________________________________。反應后得到Mg、MgCl₂、Ti的混合物，可采用真空蒸餾的方法分離得到Ti，依據下表信息，需加熱的溫度略高于          ℃即可。

	TiCl4	Mg	MgCl2	Ti
熔點/℃	－25.0	648.8	714	1667
沸點/℃	136.4	1090	1412	3287

（5）用氧化還原滴定法測定TiO₂的質量分數：一定條件下，將TiO₂溶解并還原為Ti³⁺，再以KSCN溶液作指示劑，用NH₄Fe(SO₄)₂標準溶液滴定Ti³⁺至全部生成Ti⁴⁺。滴定分析時，稱取TiO₂（摩爾質量為M g/mol）試樣w g，消耗c mol/L NH₄Fe(SO₄)₂標準溶液V mL，則TiO₂質量分數為___________________。（用代數式表示）

（6）由CO和H₂合成甲醇的方程式是：CO(g)＋2H₂(g)CH₃OH(g)。若不考慮生產過 程中物質的任何損失，上述產業(yè)鏈中每合成6mol甲醇，至少需額外補充H₂   mol。

 

Answer 1

【答案】

（共12分，每小問2分）

（1）四;ⅣB（各1分）

（2）2FeTiO₃＋6C＋7Cl₂^高溫 2FeCl₃＋2TiCl₄＋6CO

（3）TiCl₄+(2+x) H₂OTiO₂·xH₂O+4HCl，加入大量水并加熱，促進水解趨于完全（或促使水解正向進行

（4）防止鈦、鎂被氧化（或防止鈦鎂與空氣、水反應），1412

（5）（或）

（6）5

【解析】

試題分析：（1）Ti的原子序數為22，比K大3，跟K同周期且在K的右3個。（2）從圖示可知氯化時的反應物、生成物，再根據得失電子和原子守恒即可得出該反應的方程式；（5）根據得失電子守恒：1Ti³⁺～1Fe³⁺，故n（Fe³⁺）=n（Ti³⁺）=n（TiO₂）=cV×10^-3mol，其質量分數為（或）。

考點：物質的相互轉化和制備化學計算書寫化學方程式

點評：本題是一道有關電解原理的應用知識題目，要求學生具有分析和解決問題的能力，難度較大。電解是指在電解槽中，直流電通過電極和電解質，在兩者接觸的界面上發(fā)生電化學反應，以制備所需產品的過程。學習電解原理應注意以下幾個要點。一、注意兩極的判斷、兩極的反應與離子方程式的書寫確定電解池的陽、陰極由所接電源的正負極決定,與電極材料無關,與電源負極相聯的電極為陰極,與電源正極相聯的電極為陽極。陰、陽極反應:陰極:陽離子移向陰極,發(fā)生還原反應;陽極:陰離子向陽極移動,在陽極發(fā)生氧化反應,電極本身也可以發(fā)生氧化反應;離子放電順序:陰離子:S2->I->Br->Cl->OH->含氧酸根離子;陽離子:Ag+>Cu2+>H+……。