Question

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。

（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

四 2FeTiO3+6C+7Cl22FeCl3+ 2TiCl4+6CO TiCl4+(2+x)H2OTiO2·xH2O+4HCl，加入大量水并加热，氯化氢挥发，使平衡正向移动，促进水解趋于完全（或促使水解正向进行） 防止钛、镁被氧化（或防止钛镁与空气、水反应） 1412 （或%） 5

【解析】本题主要考查物质制备的探究实验。

（1）Ti的原子序数为22，Ti位于元素周期表中第四周期。

（2）钛铁矿在高温下与焦炭经氯化得到四氯化钛，同时得到FeCl3和CO，化学方程式：2FeTiO3+6C+7Cl22FeCl3+2TiCl4+6CO。

（3）水解时需加入大量的水并加热，原因：TiCl4+(2+x)H2OTiO2·xH2O+4HCl，加入大量水并加热，氯化氢挥发，使平衡正向移动，促进水解趋于完全（或促使水解正向进行。

（4）由TiCl4→Ti需要在Ar气中进行的理由是防止钛、镁被氧化（或防止钛镁与空气、水反应）。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1412℃即可，此时蒸馏出Mg和MgCl。，留下Ti。

（5）TiO2～NH4Fe(SO4)2～e-，则TiO2质量分数为（或%）。

（6）14NaCl+14H2O14NaOH+7H2↑+7Cl2↑，2FeTiO3+6C+7Cl22FeCl3+2TiCl4+6CO，6CO(g)＋12H2(g) 6CH3OH(g)，可见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H25mol。