Question

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

回答下列問題：
（1）鈦鐵礦和濃硫酸反應屬于

 

（選填“氧化還原反應”或“非氧化還原反應”）．
（2）上述生產流程中加入物質A的目的是防止Fe²⁺被氧化，物質A是

 

，上述制備TiO₂的過程中，所得到的副產物和可回收利用的物質分別是

 

、

 

．
（3）反應TiCl₄+2Mg═2MgCl₂+Ti在Ar氣氛中進行的理由是

 

．
（4）由二氧化鈦制取四氯化鈦所涉及的反應有：
TiO₂（s）+2Cl₂（g）+2C（s）═TiCl₄（g）+2CO（g）△H₁=-72kJ?mol^-1
TiO₂（s）+2Cl₂（g）═TiCl₄（g）+O₂（g）△H₂=+38.8kJ?mol^-1
C（s）+CO₂（g）═2CO（g）?△H₃=+282.8kJ?mol^-1
反應C（s）+O₂（g）═CO₂（g）的△H=

 

．

Answer 1

考點：物質分離和提純的方法和基本操作綜合應用,熱化學方程式

專題：實驗設計題,化學反應中的能量變化

分析：以鈦鐵礦（主要成分FeTiO₃，鈦酸亞鐵）為主要原料冶煉金屬鈦，鈦鐵礦石加入濃硫酸，鈦鐵礦與濃硫酸發(fā)生反應的化學方程式為：FeTiO₃+2H₂SO₄═TiOSO₄+FeSO₄+2H₂O，加入水溶解后加入鐵防止亞鐵離子被氧化，沉降分離得到溶液Ⅰ，冷卻結晶得到硫酸亞鐵晶體，過濾得到溶液Ⅱ為TiOSO₄，加熱過濾得到濾液為硫酸，沉淀為鈦酸煅燒得到二氧化鈦，加入氯氣和焦炭高溫反應，由二氧化鈦制取四氯化鈦，加入鎂反應在Ar氣氛中進行，發(fā)生的反應為；TiCl₄+2Mg═2MgCl₂+Ti；
（1）根據氧化還原反應中元素的化合價發(fā)生變化進行分析判斷；
（2）亞鐵離子易被氧化為鐵離子，加入金屬鐵可以防護被氧化，根據流程確定所得到的副產物和可回收利用的物質；
（3）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；
（4）根據蓋斯定律來計算化學反應的焓變；

解答： 解：（1）鈦酸亞鐵的化學式為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，
故答案為：非氧化還原反應；
（2）亞鐵離子易被氧化為鐵離子，加入金屬鐵可以防護被氧化，所以A是金屬鐵，根據流程，所得到的副產物是綠礬，可回收利用的物質是硫酸；
故答案為：Fe；綠礬和硫酸；
（3）Mg和Ti都有較強還原性，在高溫下都易被空氣中的O₂氧化，鎂和二氧化碳反應生成氧化鎂和碳，鎂和氮氣反應生成氮化鎂，所以反應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；
（4）已知反應a、TiO₂（s）+2Cl₂（g）+2C（s）=TiCl₄（g）+2CO（g）△H₁=-72kJ?mol^-1
b、TiO₂（s）+2Cl₂（g）=TiCl₄（g）+O₂（g）△H₂=+38.8kJ?mol^-1
c、C（s）+CO₂（g）=2CO（g）?△H₃=+282.8kJ?mol^-1
根據蓋斯定律，反應C（s）+O₂（g）=CO₂（g）可以看成是a-b-c獲得，所以該化學反應的焓變△H=-72kJ?mol^-1-282.8kJ?mol^-1-38.8kJ?mol^-1=-393.6 kJ/mol，
故答案為：-393.6 kJ/mol；

點評：本題考查學生化學反應的方向以及元素化合物的性質知識，注意知識的歸納和整理是解題的關鍵，難度中等．