Question

【題目】為了提高資源利用率，減少環境污染，化工集團將鈦廠、氯堿廠和甲醇廠組成產業鏈，如圖所示。

請填寫下列空白：

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

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

(3)TiCl4在常溫下為無色液體，在軍事上可作為人造煙霧劑,因為它在濕空氣中會大冒白煙，水解生成二氧化鈦的水凝膠TiO2·xH2O（也常寫成H2TiO），工業上可也用此反應制備TiO2。請寫出該水解方程式__________________________________________（用TiO2·xH2O或H2TiO表示均可），工業上用TiCl4制備TiO2·xH2O時要加入大量的水，同時加熱，目的是：______________________________

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

(5)以甲醇、空氣、氫氧化鉀溶液為原料，石墨為電極可構成燃料電池。已知該燃料電池的總反應式為2CH3OH＋3O2＋4OH－= 2CO32-＋6H2O，工作一段時間后，測得溶液的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，寫出該反應的離子方程式_____________________________

Answer 1

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

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

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

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

（4）還原爐中反應為2Mg(s)+TiCl4(s)=2MgCl2(s)+Ti(s)，Mg、Ti的還原性都強，容易被氧氣、水、二氧化碳、氮氣等氣體氧化，降低鈦的產率，而氬氣是惰性氣體，能防止鎂、鈦氧化，提高鈦的產率，因此，本題正確答案是: Ar氣氛可防止Mg、Ti與氧氣或氮氣反應；
(5)該燃料電池的總反應式為：2CH3OH+3O2+4OHˉ=2CO32ˉ+6H2O，工作一段時間后，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，電解質溶液的堿性減弱，pH減小。
（6）銅和氯化鐵溶液反應離子方程式為：2Fe3++Cu=Cu2++2Fe2+。