Question

8．（1）鈦（Ti）是航空、軍事、電力等方面的必需原料，目前大規模生產的方法是：
第一步：金紅石（TiO₂）、炭粉混合，在高溫條件下，通入Cl₂制得TiCl₄和一種可燃氣體，該反應的化學方程式為：TiO₂+2C+2Cl₂$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$TiCl₄+2CO，若轉移電子數為0.2mol，則參加反應的Cl₂標準狀況下的體積是：2.24L．
第二步：在氬氣的氣氛中，用過量的鎂在加熱條件下與TiCl₄反應制得金屬鈦．此反應的化學方程式為2Mg+TiCl₄ $\frac{\underline{\;Ar\;}}{△}$Ti+2MgCl₂．
（2）高鐵酸鈉（Na₂FeO₄）具有很強的氧化性，是一種新型的綠色凈水消毒劑．實驗室可以采用次氯酸鹽氧化法制備高鐵酸鈉：質量分數為8%的次氯酸鈉溶液中加入氫氧化鈉和硫酸鐵，寫出反應發生的離子方程式：3ClO^-+10OH^-+2Fe³⁺=2FeO₄^2-+3Cl^-+5H₂O．
已知Cl₂、Na₂FeO₄在水處理過程中分別被還原為Cl^-、Fe³⁺．通過計算得知Na₂FeO₄的消毒效率（以單位質量得到的電子數表示）比氯氣的低（填“高”或“低”）．

Answer 1

分析 （1）第一步、第二步：根據元素守恒及原子守恒確定另一種生成物，再根據反應物、生成物及反應條件書寫方程式，第一步根據元素化合價變化確定轉移電子數，Cl元素化合價由0價變為-1價；
（2）堿溶液中次氯酸根離子氧化鐵離子為高鐵酸根離子，反應的離子方程式依據氧化還原反應電子守恒和原子守恒配平得到；
以單位質量的氧化劑所得到的電子數來表示消毒效率，設質量均為m，消毒效率分別為$\frac{m}{166}$×3、$\frac{m}{71}$×2×1；

解答 解：（1）第一步：在高溫時，將金紅石（TiO₂）、炭粉混合并通入氯氣制得TiCl₄和一種可燃氣體，根據元素守恒及原子守恒知，該物質是CO，所以反應方程式為：TiO₂+2C+2Cl₂$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$TiCl₄+2CO；C元素化合價由0價變為+2價、Cl元素化合價由0價變為-1價，2molCl₂轉移電子數為4mol，所以轉移電子數為0.2mol，則參加反應的Cl₂標準狀況下的體積0.1mol×22.4L/mol=2.24L；
第二步：在氬氣的環境中，用過量的鎂在加熱條件下與TiCl₄反應制得金屬鈦，反應方程式為：2Mg+TiCl₄$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2MgCl₂+Ti；
故答案為：TiO₂+2C+2Cl₂$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$TiCl₄+2CO；2.24L；2Mg+TiCl₄ $\frac{\underline{\;Ar\;}}{△}$Ti+2MgCl₂；
（2）堿溶液中次氯酸根離子氧化鐵離子為高鐵酸根離子，反應的離子方程式為：2Fe³⁺+3ClO^-+10OH^-═2FeO₄^2-+3Cl^-+5H₂O，
以單位質量的氧化劑所得到的電子數來表示消毒效率，設質量均為m，Na₂FeO₄、Cl₂兩種消毒殺菌劑的消毒效率分別為為$\frac{m}{166}$×3、$\frac{m}{71}$×2×1；所以由大到小的順序為Cl₂＞Na₂FeO₄，
故答案為：3ClO^-+10OH^-+2Fe³⁺=2FeO₄^2-+3Cl^-+5H₂O；低．

點評 本題以氧化還原反應為載體考查了方程式的書寫，根據方程式書寫規則書寫即可，注意電子轉移計算氯氣的體積，題目難度中等．