Question

在實驗室里模擬工業(yè)用鈦鐵礦（FeTiO₃）提取鈦主要過程如下：
步驟1：在加熱條件下，用硫酸溶解10.0g鈦鐵礦，將TiO₃^2-轉(zhuǎn)化為TiO²⁺，還生成FeSO₄；
步驟2：利用降溫結(jié)晶法，使得綠礬析出，濾出綠礬后，加熱濾液水解得到鈦酸（H₂TiO₃）沉淀，將鈦酸進(jìn)行焙燒制得TiO₂．
步驟3：TiO₂+C+Cl₂ TiCl₄+CO （未配平）
步驟4：TiCl₄（g）+Mg（g）→Ti（s）+MgCl₂（l） （未配平）
請結(jié)合上述信息完成下列問題：
（1）寫出步驟1的化學(xué)反應(yīng)方程式：______；該反應(yīng)______（填“是”或“不是”）氧化還原反應(yīng)．
（2）配平步驟3的化學(xué)反應(yīng)方程式，并標(biāo)出電子轉(zhuǎn)移的方向和數(shù)目．TiO₂+C+Cl₂ TiCl₄+CO______
（3）步驟3的反應(yīng)中還原產(chǎn)物是______．
（4）上述過程中參加反應(yīng)的金屬鎂為1.2g，假設(shè)實驗過程中無損失，則該鈦鐵礦中FeTiO₃的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為______．

Answer 1

解：（1）反應(yīng)物有FeTiO₃、H₂SO₄，生成物有：TiOSO₄和FeSO₄，化學(xué)方程式為：FeTiO₃+2H₂SO₄=TiOSO₄+FeSO₄+2H₂O，元素的化合價都未發(fā)生變化，
故答案為：FeTiO₃+2H₂SO₄=TiOSO₄+FeSO₄+2H₂O；不是；
（2）TiO₂+C+Cl₂ TiCl₄+CO，C中C元素化合價由0價升高為為+2價，1個CO化合價變化為2，Cl₂中氯元素化合價由0價降低為-1價，1個TiCl₄化合價變化為4，根據(jù)電子守恒，TiCl₄的系數(shù)為1，CO的系數(shù)是2，再根據(jù)質(zhì)量守恒得：TiO₂+2C+2Cl₂TiCl₄+2CO，元素化合價升高值等于元素化合價降低值=電子轉(zhuǎn)移數(shù)=4，電子轉(zhuǎn)移情況為：
，故答案為：；
（3）Ti元素的化合價由+4價降低為0價，是氧化劑，得到還原產(chǎn)物 TiCl₄，故答案為：TiCl₄；
（4）金屬鎂的物質(zhì)的量為=0.05mol，由FeTiO₃～TiO₂～TiCl₄～2Mg，得FeTiO₃的物質(zhì)的量為0.025mol，F(xiàn)eTiO₃的質(zhì)量為0.025mol×152g/mol=0.038g，所以鈦鐵礦中FeTiO₃的質(zhì)量分?jǐn)?shù)×100%=38%，故答案為：38%．
分析：（1）根據(jù)反應(yīng)物和生成物寫出化學(xué)方程式；根據(jù)氧化還原反應(yīng)中元素的化合價發(fā)生變化；
（2）根據(jù)氧化還原反應(yīng)中，元素化合價升高值等于元素化合價降低值，根據(jù)電子守恒來配平方程式，根據(jù)化合價的變化來判斷電子轉(zhuǎn)移情況；
（4）根據(jù)氧化劑中某元素的化合價升高，發(fā)生還原反應(yīng)，得到還原產(chǎn)物；
（4）根據(jù)元素守恒以及電子得失守恒建立關(guān)系式：FeTiO₃～TiO₂～TiCl₄～2Mg，根據(jù)鎂的物質(zhì)的量求出FeTiO₃的物質(zhì)的量，最后求出FeTiO₃的質(zhì)量以及質(zhì)量分?jǐn)?shù)．
點評：本題主要考查了氧化還原反應(yīng)的有關(guān)知識，涉及到的知識點較多，要注意氧化還原反應(yīng)中電子得失守恒．