Question

钛冶炼厂与氯碱厂、甲醇厂组成一个产业链（如图所示），将大大提高资源的利用率，减少环境污染。

请回答下列问题：

（1）Ti的原子序数为22，Ti位于元素周期表中第_______周期，第______族。

（2）写出钛铁矿在高温下与焦炭经氯化得到四氯化钛的化学方程式               。

（3）制备TiO₂的方法之一是利用TiCl₄水解生成TiO₂·x H₂O，再经焙烧制得。水解时需加入大量的水并加热，请结合化学方程式和必要的文字说明原因：

（4）由TiCl₄→Ti 需要在Ar气中进行的理由是________________________________。反应后得到Mg、MgCl₂、Ti的混合物，可采用真空蒸馏的方法分离得到Ti，依据下表信息，需加热的温度略高于           ℃即可。

	TiCl4	Mg	MgCl2	Ti
熔点/℃	－25.0	648.8	714	1667
沸点/℃	136.4	1090	1412	3287

（5）用氧化还原滴定法测定TiO₂的质量分数：一定条件下，将TiO₂溶解并还原为Ti³⁺ ，再以KSCN溶液作指示剂，用NH₄Fe(SO₄)₂标准溶液滴定Ti³⁺至全部生成Ti⁴⁺。滴定分析时，称取TiO₂（摩尔质量为M g/mol）试样w g，消耗c mol/L NH₄Fe(SO₄)₂标准溶液V mL，则TiO₂质量分数为___________________。（用代数式表示）

（6）由CO和H₂合成甲醇的方程式是：CO(g)＋2H₂(g)CH₃OH(g)。若不考虑生产过 程中物质的任何损失，上述产业链中每合成6mol甲醇，至少需额外补充H₂    mol。

Answer

（1）四;ⅣB（各1分）   （2）2FeTiO3＋6C＋7Cl2高温 2FeCl3＋2TiCl4＋6CO   （3）TiCl4+(2+x) H2O TiO2·xH2O+4HCl，加入大量水并加热，促进水解趋于完全（或促使水解正向进行（4）防止钛、镁被氧化（或防止钛镁与空气、水反应）   （5） （6）5

【解析】

试题分析：（1）Ti位于元素周期表中第四周期，第ⅣB族。（2）根据反应物和产物，不难写出钛铁矿在高温下与焦炭经氯化得到四氯化钛的化学方程式2FeTiO3＋6C＋7Cl2高温 2FeCl3＋2TiCl4＋6CO。（3）制备TiO2的方法之一是利用TiCl4水解生成TiO2•x H2O，再经焙烧制得。TiCl4+(2+x) H2O TiO2·xH2O+4HCl，加入大量水并加热，促进水解趋于完全；（4）Mg是活泼金属，能与空气中多种物质反应，因此可得出Ar气作用为保护气，防止Mg和空气中物质反应；（5）根据得失电子守恒，有：1Ti3+～1Fe3+，故n（Fe3+）=n（Ti3+）=n（TiO2）=cV×10-3mol，其质量分数为为：。（6）由CO和H2合成甲醇的方程式是：CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)。若不考虑生产过 程中物质的任何损失，上述产业链中每合成6mol甲醇，至少需额外补充H2  5mol。

考点：本题以工业生产流程为背景材料的信息题，考查了化学基本理论和基础知识，题型比较

新颖，属中等难度．流程类试题往往通过对某种重要化工产品的工业生产流程简图分析，考查应用化学反应原理、化学平衡原理、水解理论、物质制备和分离的知识、绿色化学以及以经济的视角分析实际生产中的各种问题的能力。分析流程题需要掌握的技巧是：浏览全题，确定该流程的目的，看懂生产流程图；了解流程图以外的文字描述、表格信息、后续设问中的提示性信息，并在下一步分析和解题中随时进行联系和调用。