钛酸亚铁与硫酸反应

钛酸亚铁与硫酸反应

题目

以钛铁矿（主要成分FeTiO3，钛酸亚铁）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发生反应的化学方程式为：FeTiO3+2H2SO4═TiOSO4+FeSO4+2H2O

回答下列问题：

（1）钛铁矿和浓硫酸反应属于______（选填“氧化还原反应”或“非氧化还原反应”）．

（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______，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分别是______、______．

（3）反应TiCl4+2Mg═2MgCl2+Ti在Ar气氛中进行的理由是______．

（4）由二氧化钛制取四氯化钛所涉及的反应有：

TiO2（s）+2Cl2（g）+2C（s）═TiCl4（g）+2CO（g）△H1=-72kJmol-1

TiO2（s）+2Cl2（g）═TiCl4（g）+O2（g）△H2=+38.8kJmol-1

C（s）+CO2（g）═2CO（g）△H3=+282.8kJmol-1

反应C（s）+O2（g）═CO2（g）的△H=______．

答案

（1）非氧化还原反应；

（2）Fe；绿矾和硫酸；

（3）防止高温下Mg和Ti与空气中的氧气（或氮气、二氧化碳）作用

（4）-393.6 kJ/mol；

（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，

（2）亚铁离子易被氧化为铁离子，加入金属铁可以防护被氧化，所以A是金属铁，根据流程，所得到的副产物是绿矾，可回收利用的物质是硫酸；

（3）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；

（4）已知反应a、TiO2（s）+2Cl2（g）+2C（s）=TiCl4（g）+2CO（g）△H1=-72kJmol-1

b、TiO2（s）+2Cl2（g）=TiCl4（g）+O2（g）△H2=+38.8kJmol-1

c、C（s）+CO2（g）=2CO（g）△H3=+282.8kJmol-1

根据盖斯定律，反应C（s）+O2（g）=CO2（g）可以看成是a-b-c获得，所以该化学反应的焓变△H=-72kJmol-1-282.8kJmol-1-38.8kJmol-1=-393.6 kJ/mol。

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