Question

某化工厂将钛、氯碱工业和甲醇制备联合生产，大大提高原料利用率，并减少环境污染。流程如下：

回答下列问题：

（1）写出以石墨为电极电解饱和食盐水的化学方程式                   。

（2）写出钛铁矿在高温下与焦炭经氯化得四氯化钛的化学方程式                   ，生成1mol四氯化钛时转移电子的物质的量为         mol。

（3）利用四氯化钛制备TiO₂.xH₂O时，需加入大量的水并加热的目的是             。

（4）钛广泛用于航天领域。氩气在冶炼钛的流程中的作用是                       。

（5）利用CO和H₂制备甲醇。

①已知H₂(g)、CO(g)和CH₃OH(l)的燃烧热△H分别为-285.8kJ/mol、-283.0kJ/mol和-726.5kJ/mol。写出CO和H₂制备甲醇的热化学方程式                            。

②假设联合生产中各原料利用率为100%，若得到6mol甲醇，则只需再补充标准状况下的H₂         L。

Answer

（1）2Cl-+2H2O2OH-+H2↑+Cl2↑；

（2）2FeTiO3+7 Cl2+6C2FeCl3+2TiCl4+6CO；

（3）促进TiCl4的水解；（4）保护气，防止Mg、Ti被氧化；

（5）①CO(g) +2H2(g)CH3OH(l)，△H=－128.1kJ/mol；②112

【解析】

试题分析：（1）以石墨为电极电解饱和食盐水生成氯气、氢气和氢氧化钠，离子方程式为2Cl-＋2H2O2OH-＋H2↑＋Cl2↑；

（2）钛铁矿在高温下与焦炭经氯化得四氯化钛，根据元素守恒及流程图可知，同时有氯化铁、CO生成，化学方程式为2FeTiO3+7Cl2+6C2FeCl3+2TiCl4+6CO；

（3）利用四氯化钛制备TiO2.xH2O时，是利用钛离子的水解，所以需加入大量的水并加热的目的是促进TiCl4的水解；

（4）利用氯化钛和Mg的置换反应生成Ti，Mg、Ti都具有还原性，易被空气中的氧气氧化，所以氩气在冶炼钛的流程中的作用是保护气，防止Mg、Ti被氧化；

（5）①CO和H2制备甲醇的化学方程式是CO(g) +2H2(g)CH3OH(l)，则该反应的反应热为CO的燃烧热+氢气燃烧热的2倍减去甲醇的燃烧热，所以△H=（-283.0kJ/mol）+2×（-285.8kJ/mol）-（-726.5kJ/mol）=－128.1kJ/mol，则CO和H2制备甲醇的热化学方程式为CO(g) +2H2(g)CH3OH(l)，△H=－128.1kJ/mol；

②生成6mol甲醇则需要6molCO，产生6mol的CO，则需要7mol氯气，而电解食盐水中产生氢气与氯气的物质的量相同，所以会产生7mol氢气，而CO(g) +2H2(g)CH3OH(l)中产生6mol甲醇需要12mol氢气，所以再补充12mol-7mol=5mol氢气，标准状况下的体积是5mol×22.4L/mol=112L。

考点：考查对工艺流程的分析，盖斯定律的应用，化学方程式的书写