Question

在实验室里模拟工业用钛铁矿（FeTiO₃）提取钛主要过程如下：
步骤1：在加热条件下，用硫酸溶解10.0g钛铁矿，将TiO₃^2-转化为TiO²⁺，还生成FeSO₄；
步骤2：利用降温结晶法，使得绿矾析出，滤出绿矾后，加热滤液水解得到钛酸（H₂TiO₃）沉淀，将钛酸进行焙烧制得TiO₂．
步骤3：TiO₂+C+Cl₂ TiCl₄+CO （未配平）
步骤4：TiCl₄（g）+Mg（g）→Ti（s）+MgCl₂（l） （未配平）
请结合上述信息完成下列问题：
（1）写出步骤1的化学反应方程式：______；该反应______（填“是”或“不是”）氧化还原反应．
（2）配平步骤3的化学反应方程式，并标出电子转移的方向和数目．TiO₂+C+Cl₂ TiCl₄+CO______
（3）步骤3的反应中还原产物是______．
（4）上述过程中参加反应的金属镁为1.2g，假设实验过程中无损失，则该钛铁矿中FeTiO₃的质量分数为______．

Answer 1

解：（1）反应物有FeTiO₃、H₂SO₄，生成物有：TiOSO₄和FeSO₄，化学方程式为：FeTiO₃+2H₂SO₄=TiOSO₄+FeSO₄+2H₂O，元素的化合价都未发生变化，
故答案为：FeTiO₃+2H₂SO₄=TiOSO₄+FeSO₄+2H₂O；不是；
（2）TiO₂+C+Cl₂ TiCl₄+CO，C中C元素化合价由0价升高为为+2价，1个CO化合价变化为2，Cl₂中氯元素化合价由0价降低为-1价，1个TiCl₄化合价变化为4，根据电子守恒，TiCl₄的系数为1，CO的系数是2，再根据质量守恒得：TiO₂+2C+2Cl₂TiCl₄+2CO，元素化合价升高值等于元素化合价降低值=电子转移数=4，电子转移情况为：
，故答案为：；
（3）Ti元素的化合价由+4价降低为0价，是氧化剂，得到还原产物 TiCl₄，故答案为：TiCl₄；
（4）金属镁的物质的量为=0.05mol，由FeTiO₃～TiO₂～TiCl₄～2Mg，得FeTiO₃的物质的量为0.025mol，FeTiO₃的质量为0.025mol×152g/mol=0.038g，所以钛铁矿中FeTiO₃的质量分数×100%=38%，故答案为：38%．
分析：（1）根据反应物和生成物写出化学方程式；根据氧化还原反应中元素的化合价发生变化；
（2）根据氧化还原反应中，元素化合价升高值等于元素化合价降低值，根据电子守恒来配平方程式，根据化合价的变化来判断电子转移情况；
（4）根据氧化剂中某元素的化合价升高，发生还原反应，得到还原产物；
（4）根据元素守恒以及电子得失守恒建立关系式：FeTiO₃～TiO₂～TiCl₄～2Mg，根据镁的物质的量求出FeTiO₃的物质的量，最后求出FeTiO₃的质量以及质量分数．
点评：本题主要考查了氧化还原反应的有关知识，涉及到的知识点较多，要注意氧化还原反应中电子得失守恒．