题目内容
以钛铁矿（主要成分是钛酸亚铁FeTiO3）为主要原料冶炼金属钛，生产的工艺流程图如下，其中钛铁矿与浓硫酸反应的化学方程式为：FeTiO3+2H2SO4═TiOSO4+FeSO4+2H2O．试回答下列问题：
（1）钛铁矿和浓硫酸反应是否属于氧化还原反应？ （选填“是”或“否”）．
（2）上述生产流程中加入物质A的目的是防止Fe2+被氧化，物质A是 ；上述制备TiO2的过程中，所得到的副产物和可回收利用的物质是硫酸、铁和 ．
（3）二氧化钛与氯气、过量焦炭反应生成TiCl4和 气体．
（4）反应TiCl4+2Mg
2MgCl2+Ti在Ar气氛中进行的理由是： ．
（5）写出钛酸煅烧分解生成二氧化钛的化学方程式： ．
（6）如果取钛铁矿A吨，生产出钛B吨（不考虑损耗），计算钛铁矿中钛的含量（用A、B字母表示） ．
（1）钛铁矿和浓硫酸反应是否属于氧化还原反应？
（2）上述生产流程中加入物质A的目的是防止Fe2+被氧化，物质A是
（3）二氧化钛与氯气、过量焦炭反应生成TiCl4和
（4）反应TiCl4+2Mg
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（5）写出钛酸煅烧分解生成二氧化钛的化学方程式：
（6）如果取钛铁矿A吨，生产出钛B吨（不考虑损耗），计算钛铁矿中钛的含量（用A、B字母表示）
考点：金属的回收与环境、资源保护
专题：实验设计题
分析：（1）根据氧化还原反应中元素的化合价发生变化进行分析判断；
（2）浓硫酸具有强氧化性，与Fe2+反应生成Fe3+，加入铁粉可将Fe3+还原成Fe2+；过滤后滤液中含有FeSO4；由工艺流程图及题中信息可知可回收利用的物质是FeSO4?7H2O、Fe、H2SO4；
（3）氯气、二氧化钛和焦炭在高温下反应，由工艺流程图及题中信息可知生成物为四氯化钛和一氧化碳；（4）Mg和Ti都有较强还原性，在高温下都易被空气中的O2氧化，镁和氮气二氧化碳都反应；
（5）钛酸煅烧分解生成二氧化钛和水，据此书写方程式；
（6）根据钛原子守恒进行解答．
（2）浓硫酸具有强氧化性，与Fe2+反应生成Fe3+，加入铁粉可将Fe3+还原成Fe2+；过滤后滤液中含有FeSO4；由工艺流程图及题中信息可知可回收利用的物质是FeSO4?7H2O、Fe、H2SO4；
（3）氯气、二氧化钛和焦炭在高温下反应，由工艺流程图及题中信息可知生成物为四氯化钛和一氧化碳；（4）Mg和Ti都有较强还原性，在高温下都易被空气中的O2氧化，镁和氮气二氧化碳都反应；
（5）钛酸煅烧分解生成二氧化钛和水，据此书写方程式；
（6）根据钛原子守恒进行解答．
解答：
解：（1）钛酸亚铁的化学式为FeTiO3，其中铁元素的化合价为+2价，氧元素的化合价为-2价，钛的化合价为+4价，钛铁矿和浓硫酸反应后，TiOSO4中钛的化合价为+4价，硫为+6价，氧元素的化合价为-2价，FeSO4中铁元素的化合价为+2价，氧元素的化合价为-2价，无化合价的变化，是非氧化还原反应，
故答案为：否；
（3）浓硫酸具有强氧化性，与Fe2+反应生成Fe3+，加入铁粉可将Fe3+还原成Fe2+，所以物质A是Fe；过滤后滤液中含有FeSO4，结晶后可得到FeSO4?7H2O晶体，由工艺流程图及题中信息可知上述制备TiO2的过程中，所得到的副产物及可回收利用的物FeSO4?7H2O（绿矾）、Fe、H2SO4，
故答案为：铁；绿矾；
（3）氯气、二氧化钛和焦炭在高温下反应，氯气具有氧化性，碳具有还原性，由工艺流程图及题中信息可知生成物为四氯化钛和一氧化碳，反应的化学方程式为：2Cl2+TiO2+2C
TiCl4+2CO，
故答案为：CO；
（4）Mg和Ti都有较强还原性，在高温下都易被空气中的O2氧化，镁和二氧化碳反应生成氧化镁和碳，镁和氮气反应生成氮化镁，所以反应TiCl4+2Mg=2MgCl2+Ti需在Ar气氛中进行，
故答案为：防止钛被氧化；
（5）钛酸煅烧分解生成二氧化钛和水，化学方程式为：H2TiO3
TiO2+H2O，故答案为：H2TiO3
TiO2+H2O；
（6）如果取钛铁矿At，生产出钛Bt，根据钛没有损耗，所以生产出的钛的质量等于钛铁矿中钛元素的质量，所以钛铁矿中钛的质量分数
×100%，
故答案为：
×100%．
故答案为：否；
（3）浓硫酸具有强氧化性，与Fe2+反应生成Fe3+，加入铁粉可将Fe3+还原成Fe2+，所以物质A是Fe；过滤后滤液中含有FeSO4，结晶后可得到FeSO4?7H2O晶体，由工艺流程图及题中信息可知上述制备TiO2的过程中，所得到的副产物及可回收利用的物FeSO4?7H2O（绿矾）、Fe、H2SO4，
故答案为：铁；绿矾；
（3）氯气、二氧化钛和焦炭在高温下反应，氯气具有氧化性，碳具有还原性，由工艺流程图及题中信息可知生成物为四氯化钛和一氧化碳，反应的化学方程式为：2Cl2+TiO2+2C
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故答案为：CO；
（4）Mg和Ti都有较强还原性，在高温下都易被空气中的O2氧化，镁和二氧化碳反应生成氧化镁和碳，镁和氮气反应生成氮化镁，所以反应TiCl4+2Mg=2MgCl2+Ti需在Ar气氛中进行，
故答案为：防止钛被氧化；
（5）钛酸煅烧分解生成二氧化钛和水，化学方程式为：H2TiO3
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（6）如果取钛铁矿At，生产出钛Bt，根据钛没有损耗，所以生产出的钛的质量等于钛铁矿中钛元素的质量，所以钛铁矿中钛的质量分数
| B |
| A |
故答案为：
| B |
| A |
点评：本题考查以钛铁矿为主要原料冶炼金属钛工艺流程，注意分析流程各反应物的转化是解答的关键，题目难度中等．
练习册系列答案
导学教程高中新课标系列答案
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