Question

3．我國有豐富的鈦鐵礦資源，鈦鐵礦的主要成分是鈦酸亞鐵（FeTiO₃），利用鈦鐵礦可以提取金屬鈦．金屬鈦和鎂化學性質(zhì)很活潑，除了與氧氣反應，還可以與氮氣、二氧化碳等反應．以下為某化工企業(yè)從鈦鐵礦中提取金屬鈦的流程示意圖，請回答下列問題：

一定條件
（1）鈦酸亞鐵（FeTiO₃）中鈦元素的化合價為+4價；
（2）①中反應為2FeTiO₃+6C+7Cl₂$\frac{\underline{\;一定條件\;}}{\;}$2X+2TiCl₄+6CO，則X為FeCl₃；
（3）②中為使原料全部轉(zhuǎn)化為甲醇，理論上CO和H₂投料的質(zhì)量比為7：1；
（4）③中發(fā)生反應的化學方程式TiCl₄+2Mg$\frac{\underline{\;800℃\;}}{Ar}$Ti+2MgCl₂，該反應在下列哪種環(huán)境中進行？A（填序號）．
A．稀有氣體中    B．空氣中   C．氮氣中    D．二氧化碳中．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)在化合物中正負化合價代數(shù)和為零考慮；
（2）根據(jù)質(zhì)量守恒定律推斷x的化學式；
（3）根據(jù)氫氣和一氧化碳反應的方程式考慮質(zhì)量比；
（4）根據(jù)化學方程式的書寫方法寫化學方程式．

解答 解：（1）設FeTiO₃中P的化合價是x．FeTiO₃中Fe的化合價是+2價，O的化合價是-2價，利用化合物中各元素的化合價的代數(shù)和為零的原則得到方程（+2）+x+（-2）×3=0解得，x=+4 所以鈦酸亞鐵（FeTiO₃）中鈦元素的化合價是+4價；故填：+4；
（2）根據(jù)質(zhì)量守恒定律，在反應前后各元素原子的個數(shù)不變．從2FeTiO₃+6C+7Cl₂=2X+2TiCl₄+6CO看鈦原子、氧原子、碳原子反應前后除物質(zhì)x外個數(shù)已經(jīng)相等，故x中無鈦原子、氧原子、碳原子．鐵反應前共有2個，反應后只有x有，所以2x中有2個，從而x中有1個；氯原子反應前有14個，反應后x除外有8個，所以2x中有6個，因此x中有3個，因此x的化學式是FeCl₃；故填：FeCl₃；
（3）根據(jù)從化學方程式2H₂+CO═CH₃OH
                     4  28      
由此可知一氧化碳和氫氣的質(zhì)量比是：28：4=7：1；故填：7：1；
（4）TiCl₄與Mg反應的反應物是TiCl₄與Mg，生成物是Ti和MgCl₂，用觀察法配平即可，因此該反應的化學方程式是TiCl₄+2Mg$\frac{\underline{\;800℃\;}}{Ar}$Ti+2MgCl₂，金屬鈦和鎂化學性質(zhì)很活潑，除了與氧氣反應，還可以與氮氣、二氧化碳等反應，所以該反應應該在稀有氣體中進行；故填：TiCl₄+2Mg$\frac{\underline{\;800℃\;}}{Ar}$Ti+2MgCl₂；A．

點評 本題主要考查了化合價的計算、化學方程式的書寫以及質(zhì)量守恒定律的應用，同時考查了學生從題目中獲取信息并運用的能力．計算元素的化合價時一定要注意，一定不要忘記填上正號．