Question

3．我国有丰富的钛铁矿资源，钛铁矿的主要成分是钛酸亚铁（FeTiO₃），利用钛铁矿可以提取金属钛．金属钛和镁化学性质很活泼，除了与氧气反应，还可以与氮气、二氧化碳等反应．以下为某化工企业从钛铁矿中提取金属钛的流程示意图，请回答下列问题：

一定条件
（1）钛酸亚铁（FeTiO₃）中钛元素的化合价为+4价；
（2）①中反应为2FeTiO₃+6C+7Cl₂$\frac{\underline{\;一定条件\;}}{\;}$2X+2TiCl₄+6CO，则X为FeCl₃；
（3）②中为使原料全部转化为甲醇，理论上CO和H₂投料的质量比为7：1；
（4）③中发生反应的化学方程式TiCl₄+2Mg$\frac{\underline{\;800℃\;}}{Ar}$Ti+2MgCl₂，该反应在下列哪种环境中进行？A（填序号）．
A．稀有气体中    B．空气中   C．氮气中    D．二氧化碳中．

Answer 1

分析 （1）根据在化合物中正负化合价代数和为零考虑；
（2）根据质量守恒定律推断x的化学式；
（3）根据氢气和一氧化碳反应的方程式考虑质量比；
（4）根据化学方程式的书写方法写化学方程式．

解答 解：（1）设FeTiO₃中P的化合价是x．FeTiO₃中Fe的化合价是+2价，O的化合价是-2价，利用化合物中各元素的化合价的代数和为零的原则得到方程（+2）+x+（-2）×3=0解得，x=+4 所以钛酸亚铁（FeTiO₃）中钛元素的化合价是+4价；故填：+4；
（2）根据质量守恒定律，在反应前后各元素原子的个数不变．从2FeTiO₃+6C+7Cl₂=2X+2TiCl₄+6CO看钛原子、氧原子、碳原子反应前后除物质x外个数已经相等，故x中无钛原子、氧原子、碳原子．铁反应前共有2个，反应后只有x有，所以2x中有2个，从而x中有1个；氯原子反应前有14个，反应后x除外有8个，所以2x中有6个，因此x中有3个，因此x的化学式是FeCl₃；故填：FeCl₃；
（3）根据从化学方程式2H₂+CO═CH₃OH
                     4  28      
由此可知一氧化碳和氢气的质量比是：28：4=7：1；故填：7：1；
（4）TiCl₄与Mg反应的反应物是TiCl₄与Mg，生成物是Ti和MgCl₂，用观察法配平即可，因此该反应的化学方程式是TiCl₄+2Mg$\frac{\underline{\;800℃\;}}{Ar}$Ti+2MgCl₂，金属钛和镁化学性质很活泼，除了与氧气反应，还可以与氮气、二氧化碳等反应，所以该反应应该在稀有气体中进行；故填：TiCl₄+2Mg$\frac{\underline{\;800℃\;}}{Ar}$Ti+2MgCl₂；A．

点评 本题主要考查了化合价的计算、化学方程式的书写以及质量守恒定律的应用，同时考查了学生从题目中获取信息并运用的能力．计算元素的化合价时一定要注意，一定不要忘记填上正号．