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) 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－= CO32－+ 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）【解析】
设需要H2x吨

CO + 2H2 = ＣＨ３ＯＨ

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－= CO32－+ 6H2O，该燃料电池发生反应时正极区溶液的。碱性增强，pH增大。