Question

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

請回答下列問題：
（1）Ti的原子序數為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氯化得到四氯化鈦的化學方程式              。
（3）制備TiO₂的方法之一是利用TiCl₄水解生成TiO₂·x H₂O，再經焙燒制得。水解時需加入大量的水并加熱，請結合化學方程式和必要的文字說明原因：                                                。
（4）由TiCl₄→Ti 需要在Ar氣中進行的理由是_________________________________。反應后得到Mg、MgCl₂、Ti的混合物，可采用真空蒸餾的方法分離得到Ti，依據下表信息，需加熱的溫度略高于          ℃即可。

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

（5）用氧化還原滴定法測定TiO₂的質量分數：一定條件下，將TiO₂溶解并還原為Ti³⁺，
再以KSCN溶液作指示劑，用NH₄Fe(SO₄)₂標準溶液滴定Ti³⁺至全部生成Ti⁴⁺。滴定分析時，稱取TiO₂（摩爾質量為M g/mol）試樣w g，消耗c mol/L NH₄Fe(SO₄)₂標準溶液V mL，則TiO₂質量分數為___________________。（用代數式表示）
（6）由CO和H₂合成甲醇的方程式是：CO(g)＋2H₂(g)CH₃OH(g)。若不考慮生產過程中物質的任何損失，上述產業鏈中每合成6mol甲醇，至少需額外補充H₂     mol。

Answer 1

（1）四；IVB（2分）
（2）2FeTiO₃+6C+7Cl₂2FeCl₃+ 2TiCl₄+6CO（2分）
（3）TiCl₄+(2+x)H₂OTiO₂·xH₂O+4HCl，加入大量水并加熱，氯化氫揮發，使平衡正向移動，促進水解趨于完全（或促使水解正向進行）  （2分）
（4）防止鈦、鎂被氧化（或防止鈦鎂與空氣、水反應）（2分），1412（2分）
（5）（或%）（2分）  
（6）5（2分）

解析考點分析：本題需認真解讀題給的信息，根據流程圖可知（2）中的方程式為2FeTiO₃+6C+7Cl₂2FeCl₃+
2TiCl₄+6CO，同樣（3）也需要根據提示利用化學平衡的移動原理解題；（4）中結合各種物質的熔沸點確定溫度略高于1412⁰C可將Ti分離，而（5）中則利用氧化還原反應利用Ti³⁺――Ti⁴⁺
Fe³⁺――Fe²⁺，消耗的NH₄Fe(SO₄)₂的物質的量為c V/1000,所以Ti的物質的量也為c V/1000,TiO₂的質量為c VM/1000,其質量分數為c VM/1000w,(6) 結合方程式2FeTiO₃+6C+7Cl₂2FeCl₃+ 2TiCl₄+6CO，生成6molCO同時食鹽水電解生成7molCl₂，而產生的H₂也為7mol，由方程式
CO(g)＋2H₂(g) CH₃OH(g)，可知還需要5molH₂。
考點：工藝流程題、滴定法確定質量分數。