Question

【題目】為了提高資源利用率，減少環(huán)境污染，化工集團(tuán)將鈦廠、氯堿廠和甲醇廠組成產(chǎn)業(yè)鏈，如圖所示。

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(1)鈦鐵礦進(jìn)入氯化爐前通常采取洗滌、粉碎、烘干、預(yù)熱等物理方法處理，請(qǐng)從原理上解釋粉碎的作用：_______________________________________；

(2)已知氯化爐中反應(yīng)氯氣和焦炭的理論用料物質(zhì)的量比為7∶ 6，則氯化爐中的化學(xué)方程為_________________________________________________。

(3)TiCl4在常溫下為無(wú)色液體，在軍事上可作為人造煙霧劑,因?yàn)樗�在濕空氣中�?huì)大冒白煙，水解生成二氧化鈦的水凝膠TiO2·xH2O（也常寫成H2TiO），工業(yè)上可也用此反應(yīng)制備TiO2。請(qǐng)寫出該水解方程式__________________________________________（用TiO2·xH2O或H2TiO表示均可），工業(yè)上用TiCl4制備TiO2·xH2O時(shí)要加入大量的水，同時(shí)加熱，目的是：______________________________

(4)Ar氣通入還原爐中并不參與反應(yīng)，通入Ar氣的作用是__________________________

(5)以甲醇、空氣、氫氧化鉀溶液為原料，石墨為電極可構(gòu)成燃料電池。已知該燃料電池的總反應(yīng)式為2CH3OH＋3O2＋4OH－= 2CO32-＋6H2O，工作一段時(shí)間后，測(cè)得溶液的pH_____(填“減小”、“增大”或“不變”)。

（6）FeCl3溶液可作為印刷電路銅板的腐蝕液，寫出該反應(yīng)的離子方程式_____________________________

Answer 1

【答案】 增大反應(yīng)物間接觸面積，提高化學(xué)反應(yīng)速率 2FeTiO3+6C+7Cl2=6CO+2TiCl4+2FeCl3 TiCl4+(x+2)H2O=TiO2·xH2O+4HCl 促進(jìn)Ti4+水解 Ar氣氛可防止Mg、Ti與氧氣或氮?dú)夥磻?yīng) 減小 2Fe3++Cu=Cu2++2Fe2+

【解析】(1)粉碎反應(yīng)物，可以增大其表面積，從而提高反應(yīng)速率；(2)根據(jù)“氯化爐中反應(yīng)氯氣和焦炭的理論用料物質(zhì)的量比為7:6”寫出反應(yīng)的化學(xué)方程式；（3）根據(jù)原子守恒書寫化學(xué)方程式；根據(jù)平衡移動(dòng)原理分析加水、加熱原因；(4)根據(jù)氬氣性質(zhì)不活潑及Mg和Ti等具有強(qiáng)還原性易被氧化方面考慮；(5) 根據(jù)電池總反應(yīng)分析pH的變化；（6）根據(jù)銅和氯化鐵溶液反應(yīng)分析。

詳解:(1)粉碎反應(yīng)物,可以增大其表面積,從而增大反應(yīng)物之間的接觸面積,提高反應(yīng)速率，因此，本題正確答案是：增大反應(yīng)物間接觸面積，提高反應(yīng)速率；
(2) 根據(jù)物質(zhì)的量之比等于化學(xué)方程式的系數(shù)之比，則Cl2、C的系數(shù)分別為7、6，讀圖可知，氯化爐中氯元素由0降為—1價(jià)，則降低總數(shù)為1×2×7=14，碳元素由0升為+2價(jià)，升高總數(shù)為2×6=12，由于碳元素化合價(jià)升高總數(shù)不等于氯元素化合價(jià)降低總數(shù)，說(shuō)明鐵元素一定由+2升為+3價(jià)，且其系數(shù)為2，則該反應(yīng)為: 2FeTiO3+6C+7Cl26CO+2TiCl4+2FeCl3，

因此，本題正確答案是: 2FeTiO3+6C+7Cl26CO+2TiCl4+2FeCl3；
(3)根據(jù)題中信息，TiCl4水解生成二氧化鈦的水凝膠TiO2·xH2O ，根據(jù)原子守恒反應(yīng)方程式為TiCl4+(x+2)H2O=TiO2·xH2O+4HCl；工業(yè)上用TiCl4制備TiO2·xH2O時(shí)要加入大量的水，同時(shí)加熱，目的是：促進(jìn)Ti4+水解。

（4）還原爐中反應(yīng)為2Mg(s)+TiCl4(s)=2MgCl2(s)+Ti(s)，Mg、Ti的還原性都強(qiáng)，容易被氧氣、水、二氧化碳、氮?dú)獾葰怏w氧化，降低鈦的產(chǎn)率，而氬氣是惰性氣體，能防止鎂、鈦氧化，提高鈦的產(chǎn)率，因此，本題正確答案是: Ar氣氛可防止Mg、Ti與氧氣或氮?dú)夥磻?yīng)；
(5)該燃料電池的總反應(yīng)式為：2CH3OH+3O2+4OHˉ=2CO32ˉ+6H2O，工作一段時(shí)間后，氫氧根離子被消耗，且水的量增大，則氫氧根離子濃度一定減小，電解質(zhì)溶液的堿性減弱，pH減小。
（6）銅和氯化鐵溶液反應(yīng)離子方程式為：2Fe3++Cu=Cu2++2Fe2+。