Question

【化学与技术】

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）Fe的原子序数为26，其最外层电子数为2，请写出铁原子结构示意图____。

（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）氯碱厂获得Cl₂的离子方程式为                                      。

 

（4）由TiCl₄→Ti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。

（5）为了减少产业链生产时产生的工业三废对环境的威胁，当NaCl与FeTiO₃的物质的量之比为           时，理论上Cl₂的利用率最大。

Answer

（1）

（2）2FeTiO3＋6C＋7Cl22FeCl3＋2TiCl4＋6CO

（3）2Cl- + 2H2O H2↑ + Cl2↑ + 2OH-

（4）1412 

（5）7：1

【解析】（1）铁位于元素周期表的第4周期第Ⅷ族，是过渡金属元素的代表，原子序数为26，电子层结构为

（2）从图示可知氯化时的反应物为FeTiO3、C、Cl2，生成物为FeCl3、TiCl4、CO，再根据得失电子和原子守恒即可得出该反应的方程式为FeTiO3＋6C＋7Cl22FeCl3＋2TiCl4＋6CO；

（3）工业上用电解饱和NaCl溶液的方法来制取NaOH、Cl2和H2，并以它们为原料生产一系列化工产品，称为氯碱工业。阳极反应：2Cl－－2e－=Cl2↑（氧化反应）；阴极反应：2H＋+2e－=H2↑（还原反应）；因此，电解饱和食盐水的总反应可以表示为：2Cl－+2H2OH2↑ + Cl2↑ + 2OH－；

（4）Ar气中进行防止钛、镁被氧化；控制温度使TiCl4、Mg、MgCl2转化为蒸气，Ti不熔化，故温度略高于1412℃；

（5）根据2Cl－+ 2H2OH2↑ + Cl2↑ + 2OH－；再根据图示可知氯化时的反应物为FeTiO3、C、Cl2，生成物为FeCl3、TiCl4、CO，再根据得失电子和原子守恒即可得出该反应的方程式为2FeTiO3+6C+7Cl22FeCl3+2TiCl4+6CO，得出关系式2FeTiO3 ~ 7Cl2 ~ 14NaCl，所以为了减少产业链生产时产生的工业三废对环境的威胁，当NaCl与FeTiO3的物质的量之比为7：1时，理论上Cl2的利用率最大。