Question

【题目】某化工集团为了提高资源利用率减少环境污染，将钛厂、氯碱厂和甲醇厂组成产业链．其主要工艺如下：

（1）写出钛铁矿经氯化法得到四氯化钛的化学方程式：_____________________________。

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

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

则2Mg（s）+TiCl4（g）=2MgCl2（s）+Ti（s）；△H=___________________________。反应2Mg+TiCl42MgCl4+Ti在Ar气氛中进行的理由是_______________________。

（3）在上述产业链中，合成192t甲醇理论上需额外补充H2___________t（不考虑生产过程中物质的任何损失）．

（4）以甲醇、空气、氢氧化钾溶液为原料，石墨为电极可构成燃料电池．该电池中负极上的电极反应式是_____________________________________________________________。

Answer 1

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

【解析】（1）钛铁矿经氯化法得到四氯化钛的化学方程式为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），则该反应的△H=(﹣641kJmol﹣1) 2-(﹣770kJmol﹣1)=﹣512 kJmol﹣1。反应2Mg+TiCl42MgCl4+Ti在Ar气氛中进行的理由是：Mg和Ti都有强还原性，在Ar气氛中可以防止其被氧化。

（3）合成甲醇的反应为CO+2H2→CH3OH，在上述产业链中，不考虑生产过程中物质的任何损失，合成192t甲醇理论上需CO的质量为，需要H2的质量为。由2FeTiO3+6C+7Cl22FeCl3+2TiCl4+6CO可知，制备168t CO需要氯气的质量为，电解饱和食盐水制备497t氯气的同时，可以获得氢气的质量为，所以需要额外补充H2 10t．

（4）以甲醇、空气、氢氧化钾溶液为原料，石墨为电极可构成燃料电池．该电池的总反应为2CH3OH+3O2+4OH﹣=2CO32﹣+6H2O，正极反应式为3O2+12 e﹣+6H2O=12OH﹣，所以其负极上的电极反应式是2CH3OH﹣12e﹣+16OH﹣=2CO32﹣+12H2O。