Question

（15分）氯堿工業是高耗能產業，為了提高原料的利用率，將電解的Y氣體作為燃料電池燃料，為電解池供電；X氣體作為鈦的冶煉原料，在這種工藝設計中，相關物料的傳輸與轉化關系如下圖所示，其中氯堿工業裝置中的電極未標出，所用的離子膜都只允許陽離子通過。如下圖所示：

（1）①上圖中的節能型氯堿工業部分，X、Y分別是_______、_______(填化學式)，分析比較圖示中氫氧化鈉質量分數a％與b％的大小_________；
②分別寫出燃料電池B中正極、負極上發生的電極反應正極：__________________________；負極：____________________________；
③這樣設計的主要節(電)能之處在于(寫出2處)_______________、____________。
(2)寫出鈦鐵礦經氯化法得到四氯化鈦的化學方程式                         。
(3)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H₂Ti0₃，寫出該反應的化學方程式                                            。
（4）已知：①Mg(s)+Cl₂ (g)=MgCl₂ (g) △H=-641kJ·mol^-1
②1/2Ti(s)+Cl₂ (g)=1/2TiCl₄ (l) △H="-385" kJ·mol^-1
寫出Mg與TiCl₄反應的熱化學方程式                ，
反應在氬氣氛中進行的理由是                                  。

Answer 1

（1）①Cl₂,H₂（2分）a%<b% (1分) ②O₂+4e^-+2H₂O=4OH^-  H₂-2e^-+2OH^-=2H₂O（2分）③燃料電池可以補充電解池消耗的電能；提高產品堿液的濃度，降低能耗（其他合理答案也給分）（2分）
（2）2FeTiO₃+6C+7Cl₂2FeCl₃+2TiCl₄+6CO（2分）
(3)TiCl₄+3H₂O=H₂TiO₃+4HCl (2分)
（4）2Mg(s)+TiCl₄(l)=2MgCl₂(s)+Ti(s)；△H="-512" kJ·mol^-1（3分）
Mg和Ti都有強還原性，在氬氣中可以防止被氧化（1分）

（1）燃料電池中，通入空氣一極為正極，通入燃料氣一極為負極。①Y為氫氣，氫氣產生于電解池的陰極，推知產生電解池陽極的X為氯氣；負極：H₂-2e^-+2OH^-=2H₂O，水增多，OH^-減少，變稀，正極：O₂+4e^-+2H₂O=4OH^-，水減少，OH^-增多，所以正極附近氫氧化鈉溶液濃度變大，即a<b。注意，離子膜都只允許陽離子通過（水也不能通過）。(2)由流程圖知，反應物為Cl₂、C、FeTiO₃,生成為FeCl₃、TiCl₄和CO (3)依題意，四氯化鈦與水反應生成鈦酸和氯化氫（4）由蓋斯定律知，①×2-②×2得熱化學反應方程式及反應熱。