Question

某化工集團(tuán)為了提高資源利用率減少環(huán)境污染，將鈦廠、氯堿廠和甲醇廠組成產(chǎn)業(yè)鏈．其主要工藝如下：

（1）寫出電解食鹽水反應(yīng)的離子方程式

 

．
（2）寫出鈦鐵礦經(jīng)氯化法得到四氯化鈦的化學(xué)方程式：

 

．
（3）已知：
①M(fèi)g（s）+Cl₂（g）=MgCl₂（s）；△H=-641kJ?mol^-1
②Ti（s）+2Cl₂（g）=TiCl₄（s）；△H=-770kJ?mol^-1
則2Mg（s）+TiCl₄（g）=2MgCl₂（s）+Ti（s）；△H

 

反應(yīng)2Mg+TiCl₄

800℃  .

2MgCl₄+Ti在Ar氣氛中進(jìn)行的理由是

 

．
（4）在上述產(chǎn)業(yè)鏈中，合成192t甲醇理論上需額外補(bǔ)充H₂

 

t（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(gòu)成燃料電池．該電池中負(fù)極上的電極反應(yīng)式是

 

．

Answer 1

考點(diǎn)：副產(chǎn)品的綜合利用,用蓋斯定律進(jìn)行有關(guān)反應(yīng)熱的計(jì)算,化學(xué)電源新型電池

專題：化學(xué)反應(yīng)中的能量變化,電化學(xué)專題

分析：（1）電解食鹽水生成NaOH、H₂和Cl₂，以此書寫離子方程式；
（2）鈦鐵礦經(jīng)氯化得到四氯化鈦、氯化鐵和一氧化碳；依據(jù)原子守恒配平寫出；
（3）根據(jù)蓋斯定律，①×2-②可得；Mg和Ti都有較強(qiáng)還原性，在高溫下都易被空氣中的O₂氧化；
4）根據(jù)圖中流程可知，利用CO和H₂，反應(yīng)生成甲醇，根據(jù)所需要的氫氣總量減去電解生成總量，計(jì)算額外所需氫氣的量；
（5）堿性甲醇電池中，O₂在正極得電子發(fā)生還原反應(yīng)，負(fù)極甲醇消耗氫氧根離子生成碳酸鹽．

解答： 解：（1）電解食鹽水生成NaOH、H₂和Cl₂，反應(yīng)的化學(xué)方程式為2Cl^-+2H₂O

通電  .

2OH^-+H₂↑+Cl₂↑，故答案為：2Cl^-+2H₂O

通電  .

2OH^-+H₂↑+Cl₂↑；
（2）從圖示可知氯化時(shí)的反應(yīng)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(yīng)的方程式為2FeTiO₃+6C+7Cl₂

高溫  .

2FeCl₃+2TiCl₄+6CO，
故答案為：2FeTiO₃+6C+7Cl₂

高溫  .

2FeCl₃+2TiCl₄+6CO；
（3）反應(yīng)2Mg（s）+TiCl₄（l）═2MgCl₂（s）+Ti（s）可看做反應(yīng)①×2-②得到，根據(jù)蓋斯定律得△H-641kJ/mol×2-（-770 kJ/mol）=-512kJ?mol^-1，反應(yīng)2Mg（s）+TiCl₄（l）═2MgCl₂（s）+Ti（s）在Ar氣氛中進(jìn)行的理由是Mg和Ti都有較強(qiáng)還原性，在高溫下都易被空氣中的O₂氧化，
故答案為：-512 kJ?mol^-1；Mg和Ti都有強(qiáng)還原性，在Ar氣氛中可以防止被氧化；
（4）根據(jù)CO+2H₂→CH₃OH，CH₃OH～CO～

7

6

Cl₂～

7

6

H₂，所以生產(chǎn)1 molCH₃OH，理論上還需補(bǔ)充氫氣（2-

7

6

））mol=

5

6

mol，即

5

3

gH₂，故生產(chǎn)192 t CH₃OH還需補(bǔ)充H₂的質(zhì)量10t，故答案為：10；
（5）堿性甲醇電池中，負(fù)極上甲醇失電子和氫氧根離子反應(yīng)生成碳酸根離子和水，電極反應(yīng)式為2CH₃OH-12e^-+16OH^-=2CO₃^2-+12H₂O，
故答案為：2CH₃OH-12e^-+16OH^-=2CO₃^2-+12H₂O．

點(diǎn)評(píng)：本題考查化學(xué)方程式的書寫及計(jì)算、蓋斯定律等，題目難度中等，注意根據(jù)蓋斯定律解題．