Question

（2009?宿遷模擬）金屬鈦被稱為鐵和鋁之后崛起的第三金屬，它是空間技術、航海、化工、醫療上不可缺少的材料．為了提高資源的利用率，減少環境污染，可將氯堿廠、煉鈦廠和甲醇廠組成產業鏈，其關系如下圖所示．

請回答下列問題：
（1）寫出鈦鐵礦經氯化法得到四氯化鈦的化學方程式

2FeTiO₃+6C+7Cl₂═2FeCl₃+2TiCl₄+6CO

．
（2）TiCl₄暴露在潮濕空氣中冒白煙，白煙主要為白色的二氧化鈦的水合物H₂TiO₃，試寫出該反應的化學方程式：

TiCl₄+3H₂O═H₂TiO₃+4HCl

．
（3）已知：①Mg（s）+Cl₂（g）=MgCl₂（s）△H=-641kJ?mol^-1
②

1

2

Ti（s）+Cl₂（g）=

1

2

TiCl₄（l）△H=-385kJ?mol^-1
則Mg 與TiCl₄反應的熱化學方程式為

2Mg（s）+TiCl₄（l）═2MgCl₂（s）+Ti（s）△H=-512kJ?mol^-1

，該反應在氬氣氛中進行的理由是

Mg和Ti都有強還原性，在Ar氣氛中可以防止被氧化

．
（4）在上述產業鏈中，合成96t 甲醇理論上需額外補充H₂

5

t （不考慮生產過程中物質的任何損失）．

Answer 1

分析：（1）鈦鐵礦經氯化得到四氯化鈦、氯化鐵和一氧化碳；依據原子守恒配平寫出；
（2）TiCl₄與水反應生成氯化氫和二氧化鈦的水合物H₂TiO₃；
（3）根據蓋斯定律，①×2-②可得；Mg和Ti都有較強還原性，在高溫下都易被空氣中的O₂氧化；
（4）根據CO和H₂合成甲醇的方程式：CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g）以及2FeTiO₃+6C+7Cl₂=2FeCl₃+2TiCl₄+6CO和2NaCl+2H₂O=2NaOH+H₂↑+Cl₂↑得到相應關系式來計算．

解答：解：（1）從圖示可知氯化時的反應物為FeTiO₃、C、Cl₂，生成物為FeCl₃、TiCl₄、CO，再根據得失電子和原子守恒即可得出該反應的方程式為2FeTiO₃+6C+7Cl₂=2FeCl₃+2TiCl₄+6CO，故答案為：2FeTiO₃+6C+7Cl₂═2FeCl₃+2TiCl₄+6CO；
（2）反應的化學方程式：TiCl₄+3H₂O═H₂TiO₃+4HCl，故答案為：TiCl₄+3H₂O═H₂TiO₃+4HCl；
（3）反應2Mg（s）+TiCl₄（l）═2MgCl₂（s）+Ti（s）可看做反應①×2-②得到，根據蓋斯定律得△H-641kJ/mol×2-（-770 kJ/mol）=-512kJ?mol^-1，反應2Mg（s）+TiCl₄（l）═2MgCl₂（s）+Ti（s）在Ar氣氛中進行的理由是Mg和Ti都有較強還原性，在高溫下都易被空氣中的O₂氧化，故答案為：2Mg（s）+TiCl₄（l）═2MgCl₂（s）+Ti（s）△H=-512 kJ?mol^-1；Mg和Ti都有強還原性，在Ar氣氛中可以防止被氧化；
（4）由方程式CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g）、2FeTiO₃+6C+7Cl₂=2FeCl₃+2TiCl₄+6CO、2NaCl+2H₂O=2NaOH+H₂↑+Cl₂↑得如下關系式：6CH₃OH→6CO→7Cl₂→7H₂，而6CH₃OH→12H₂，故每生產6molCH₃OH（192g）需額外補充5molH₂（10g），則生產96t甲醇，至少需額外補充5t氫氣，故答案為：5．

點評：本題考查化學方程式的書寫及計算、蓋斯定律等，題目難度較大，注意根據蓋斯定律解題．