Question

鈦冶煉廠與氯堿廠、甲醇廠組成一個產(chǎn)業(yè)鏈（如圖所示），將大大提高資源的利用率，減少環(huán)境污染。

請回答下列問題：
（1）Ti的原子序數(shù)為22，Ti位于元素周期表中第_______周期，第______族。
（2）寫出鈦鐵礦在高溫下與焦炭經(jīng)氯化得到四氯化鈦的化學(xué)方程式              。
（3）制備TiO₂的方法之一是利用TiCl₄水解生成TiO₂·x H₂O，再經(jīng)焙燒制得。水解時需加入大量的水并加熱，請結(jié)合化學(xué)方程式和必要的文字說明原因：               。
（4）由TiCl₄→Ti 需要在Ar氣中進(jìn)行的理由是_________________________________。反應(yīng)后得到Mg、MgCl₂、Ti的混合物，可采用真空蒸餾的方法分離得到Ti，依據(jù)下表信息，需加熱的溫度略高于          ℃即可。

	TiCl4	Mg	MgCl2	Ti
熔點(diǎn)/℃	－25.0	648.8	714	1667
沸點(diǎn)/℃	136.4	1090	1412	3287

 
（5）由CO和H₂合成甲醇的方程式是：CO(g)＋2H₂(g)    CH₃OH(g)。
①已知該反應(yīng)在300^oC時的化學(xué)平衡常數(shù)為0.27，該溫度下將2mol CO、3mol H₂和2mol CH₃OH充入容積為2L的密閉容器中，此反應(yīng)將             （填“向正反應(yīng)方向進(jìn)行”、“向逆反應(yīng)方向進(jìn)行”或“處于平衡狀態(tài)”）。
②若不考慮生產(chǎn)過程中物質(zhì)的任何損失，上述產(chǎn)業(yè)鏈中每合成6 mol甲醇，至少需額外補(bǔ)充H₂     mol。

Answer 1

（1）四；ⅣB（各1分）
（2）2FeTiO₃+6C+7Cl₂=2 FeCl₃+2TiCl₄+6CO(3分)
（3）TiCl₄+（2+x）H₂O TiO₂·xH₂O↓+4HCl,加入大量水并加熱，促使水解趨于完全；(3分)
（4）防止鈦 、鎂被氧化（或防止鈦鎂與空氣、水反應(yīng)），1412（各1分）
（5）①向逆反應(yīng)方向進(jìn)行②5（各2分）

解析試題分析：（1）Ti的原子序數(shù)為22，根據(jù)核外電子排布規(guī)律得Ti位于元素周期表中第四周期，第ⅣB元素；
（2）結(jié)合流程圖，鈦鐵礦在高溫下與焦炭經(jīng)氯化得到四氯化鈦的化學(xué)方程式為2FeTiO₃+6C+7Cl₂=2 FeCl₃+2TiCl₄+6CO
（3）TiCl₄水解生成TiO₂·xH₂O化學(xué)方程式為TiCl₄+（2+x）H₂O TiO₂·xH₂O↓+4HCl,產(chǎn)物氯化氫易揮發(fā)，加入水并加熱，氯化氫濃度減小，平衡一直正向進(jìn)行，水解趨于完全；
（4）鈦、鎂易與空氣中的氧氣反應(yīng)，得不到鈦單質(zhì)；反應(yīng)后得到Mg、MgCl₂、Ti的混合物，Mg、MgCl₂的沸點(diǎn)都比鈦的沸點(diǎn)低，所以溫度只要略高于1412℃即可把Mg、MgCl₂除去；
（5）該溫度下CO、H₂、CH₃OH的濃度分別為1 mol/L、1.5 mol/L、1mol/L，其濃度商大于0.27，所以反應(yīng)逆向進(jìn)行；上述產(chǎn)業(yè)鏈中FeTiO₃～7Cl₂～6CO～6CH₃OH，電解飽和食鹽水得7Cl₂～7H₂，所以產(chǎn)鏈中6CH₃OH～7H₂，而由CO和H₂合成甲醇反應(yīng)中6CH₃OH～12H₂，所以生成6 mol甲醇，至少需額外補(bǔ)充H₂5mol。
考點(diǎn)：考查核外電子排布，化學(xué)方程式的書寫，化學(xué)平衡理論的應(yīng)用，電解原理的應(yīng)用，分析計(jì)算能力