Question

【題目】某化工集團為了提高資源利用率減少環境污染，將鈦廠、氯堿廠和甲醇廠組成產業鏈．其主要工藝如下：

（1）寫出鈦鐵礦經氯化法得到四氯化鈦的化學方程式：_____________________________。

（2）已知：①Mg（s）+Cl2（g）=MgCl2（s）；△H=﹣641kJmol﹣1

②Ti（s）+2Cl2（g）=TiCl4（s）；△H=﹣770kJmol﹣1

則2Mg（s）+TiCl4（g）=2MgCl2（s）+Ti（s）；△H=___________________________。反應2Mg+TiCl42MgCl4+Ti在Ar氣氛中進行的理由是_______________________。

（3）在上述產業鏈中，合成192t甲醇理論上需額外補充H2___________t（不考慮生產過程中物質的任何損失）．

（4）以甲醇、空氣、氫氧化鉀溶液為原料，石墨為電極可構成燃料電池．該電池中負極上的電極反應式是_____________________________________________________________。

Answer 1

【答案】 2FeTiO3+6C+7Cl22FeCl3+2TiCl4+6CO ﹣512 kJmol﹣1 Mg和Ti都有強還原性，在Ar氣氛中可以防止被氧化 10 2CH3OH﹣12e﹣+16OH﹣=2CO32﹣+12H2O

【解析】（1）鈦鐵礦經氯化法得到四氯化鈦的化學方程式為2FeTiO3+6C+7Cl22FeCl3+2TiCl4+6CO　。

（2）已知：①Mg（s）+Cl2（g）=MgCl2（s）；△H=﹣641kJmol﹣1；②Ti（s）+2Cl2（g）=TiCl4（s）；△H=﹣770kJmol﹣1。由①2－②可得2Mg（s）+TiCl4（g）=2MgCl2（s）+Ti（s），則該反應的△H=(﹣641kJmol﹣1) 2-(﹣770kJmol﹣1)=﹣512 kJmol﹣1。反應2Mg+TiCl42MgCl4+Ti在Ar氣氛中進行的理由是：Mg和Ti都有強還原性，在Ar氣氛中可以防止其被氧化。

（3）合成甲醇的反應為CO+2H2→CH3OH，在上述產業鏈中，不考慮生產過程中物質的任何損失，合成192t甲醇理論上需CO的質量為，需要H2的質量為。由2FeTiO3+6C+7Cl22FeCl3+2TiCl4+6CO可知，制備168t CO需要氯氣的質量為，電解飽和食鹽水制備497t氯氣的同時，可以獲得氫氣的質量為，所以需要額外補充H2 10t．

（4）以甲醇、空氣、氫氧化鉀溶液為原料，石墨為電極可構成燃料電池．該電池的總反應為2CH3OH+3O2+4OH﹣=2CO32﹣+6H2O，正極反應式為3O2+12 e﹣+6H2O=12OH﹣，所以其負極上的電極反應式是2CH3OH﹣12e﹣+16OH﹣=2CO32﹣+12H2O。