Question

以鈦鐵礦（主要成分FeTiO₃，鈦酸亞鐵）為主要原料冶煉金屬鈦，生產(chǎn)的工藝流程圖如下，其中鈦鐵礦與濃硫酸發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為：FeTiO₃+2H₂SO₄=TiOSO₄+FeSO₄+2H₂O

回答下列問題：
（1）鈦鐵礦和濃硫酸反應(yīng)屬于

非氧化還原反應(yīng)

（選填“氧化還原反應(yīng)”或“非氧化還原反應(yīng)”）；
（2）反應(yīng)TiCl₄+2Mg=2MgCl₂+Ti在Ar氣氛中進行的理由是

防止高溫下Mg和Ti與空氣中的氧氣（或氮氣、二氧化碳）作用

；
（3）上述生產(chǎn)流程中加入物質(zhì)A的目的是防止Fe²⁺被氧化，物質(zhì)A是

Fe

，上述制備TiO₂的過程中，所得到的副產(chǎn)物及可回收利用的物質(zhì)是

FeSO₄?7H₂O、Fe、H₂SO₄

．
（4）鈦、氯氣和過量焦炭在高溫下反應(yīng)的化學(xué)方程式

2Cl₂+TiO₂+2C

高溫  .

TiCl₄+2CO

；
（5）如果取鈦鐵礦At，生產(chǎn)出鈦Bt（不考慮損耗），則鈦鐵礦中鈦的質(zhì)量分數(shù)

B

A

×100%

（用A、B字母表示）．

Answer 1

分析：（1）根據(jù)氧化還原反應(yīng)中元素的化合價發(fā)生變化進行分析判斷；
（2）Mg和Ti都有較強還原性，在高溫下都易被空氣中的O₂氧化，鎂和氮氣二氧化碳都反應(yīng)；
（3）濃硫酸具有強氧化性，與Fe²⁺反應(yīng)生成Fe³⁺，加入鐵粉可將Fe³⁺還原成Fe²⁺；過濾后濾液中含有FeSO₄；由工藝流程圖及題中信息可知可回收利用的物質(zhì)是FeSO₄?7H₂O、Fe、H₂SO₄；
（4）氯氣、二氧化鈦和焦炭在高溫下反應(yīng)，由工藝流程圖及題中信息可知生成物為四氯化鈦和一氧化碳，根據(jù)反應(yīng)前后元素種類不變，即可寫出反應(yīng)的化學(xué)方程式；
（5）根據(jù)鈦原子守恒進行解答；

解答：解：（1）鈦酸亞鐵的化學(xué)式為FeTiO₃，其中鐵元素的化合價為+2價，氧元素的化合價為-2價，鈦的化合價為+4價，鈦鐵礦和濃硫酸反應(yīng)后，TiOSO₄中鈦的化合價為+4價，硫為+6價，氧元素的化合價為-2價，F(xiàn)eSO₄中鐵元素的化合價為+2價，氧元素的化合價為-2價，無化合價的變化，是非氧化還原反應(yīng)，
故答案為：非氧化還原反應(yīng)；
（2）Mg和Ti都有較強還原性，在高溫下都易被空氣中的O₂氧化，鎂和二氧化碳反應(yīng)生成氧化鎂和碳，鎂和氮氣反應(yīng)生成氮化鎂，所以反應(yīng)TiCl₄+2Mg=2MgCl₂+Ti需在Ar氣氛中進行，
故答案為：防止高溫下Mg和Ti與空氣中的氧氣（或氮氣、二氧化碳）作用；
（3）濃硫酸具有強氧化性，與Fe²⁺反應(yīng)生成Fe³⁺，加入鐵粉可將Fe³⁺還原成Fe²⁺，所以物質(zhì)A是Fe；過濾后濾液中含有FeSO₄，結(jié)晶后可得到FeSO₄?7H₂O晶體，由工藝流程圖及題中信息可知上述制備TiO₂的過程中，所得到的副產(chǎn)物及可回收利用的物FeSO₄?7H₂O、Fe、H₂SO₄，
故答案為：Fe；FeSO₄?7H₂O、Fe、H₂SO₄；
（4）氯氣、二氧化鈦和焦炭在高溫下反應(yīng)，氯氣具有氧化性，碳具有還原性，由工藝流程圖及題中信息可知生成物為四氯化鈦和一氧化碳，根據(jù)反應(yīng)前后元素種類不變，反應(yīng)的化學(xué)方程式為：2Cl₂+TiO₂+2C

高溫  .

TiCl₄+2CO，
故答案為：2Cl₂+TiO₂+2C

高溫  .

TiCl₄+2CO；
（5）如果取鈦鐵礦At，生產(chǎn)出鈦Bt，根據(jù)鈦沒有損耗，所以生產(chǎn)出的鈦的質(zhì)量等于鈦鐵礦中鈦元素的質(zhì)量，所以鈦鐵礦中鈦的質(zhì)量分數(shù)

B

A

×100%，
故答案為：

B

A

×100%；

點評：本題考查以鈦鐵礦為主要原料冶煉金屬鈦工藝流程，注意分析流程各反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化是解答的關(guān)鍵，題目難度中等．