Question

在實(shí)驗(yàn)室里模擬工業(yè)用鈦鐵礦（FeTiO₃）提取鈦主要過程如下：
步驟1：在加熱條件下，用硫酸溶解10.0g鈦鐵礦，將TiO₃^2-轉(zhuǎn)化為TiO²⁺，還生成FeSO₄；
步驟2：利用降溫結(jié)晶法，使得綠礬析出，濾出綠礬后，加熱濾液水解得到鈦酸（H₂TiO₃）沉淀，將鈦酸進(jìn)行焙燒制得TiO₂．
步驟3：TiO₂+C+Cl₂

△

TiCl₄+CO（未配平）
步驟4：TiCl₄（g）+Mg（g）→Ti（s）+MgCl₂（l）（未配平）
請結(jié)合上述信息完成下列問題：
（1）寫出步驟1的化學(xué)反應(yīng)方程式：______；該反應(yīng)______（填“是”或“不是”）氧化還原反應(yīng)．
（2）配平步驟3的化學(xué)反應(yīng)方程式，并標(biāo)出電子轉(zhuǎn)移的方向和數(shù)目．TiO₂+C+Cl₂

△

TiCl₄+CO______
（3）步驟3的反應(yīng)中還原產(chǎn)物是______．
（4）上述過程中參加反應(yīng)的金屬鎂為1.2g，假設(shè)實(shí)驗(yàn)過程中無損失，則該鈦鐵礦中FeTiO₃的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為______．

Answer 1

（1）反應(yīng)物有FeTiO₃、H₂SO₄，生成物有：TiOSO₄和FeSO₄，化學(xué)方程式為：FeTiO₃+2H₂SO₄=TiOSO₄+FeSO₄+2H₂O，元素的化合價(jià)都未發(fā)生變化，
故答案為：FeTiO₃+2H₂SO₄=TiOSO₄+FeSO₄+2H₂O；不是；
（2）TiO₂+C+Cl₂

△

TiCl₄+CO，C中C元素化合價(jià)由0價(jià)升高為為+2價(jià)，1個CO化合價(jià)變化為2，Cl₂中氯元素化合價(jià)由0價(jià)降低為-1價(jià)，1個TiCl₄化合價(jià)變化為4，根據(jù)電子守恒，TiCl₄的系數(shù)為1，CO的系數(shù)是2，再根據(jù)質(zhì)量守恒得：TiO₂+2C+2Cl₂

△ .

TiCl₄+2CO，元素化合價(jià)升高值等于元素化合價(jià)降低值=電子轉(zhuǎn)移數(shù)=4，電子轉(zhuǎn)移情況為：
，故答案為：；
（3）Ti元素的化合價(jià)由+4價(jià)降低為0價(jià)，是氧化劑，得到還原產(chǎn)物 TiCl₄，故答案為：TiCl₄；
（4）金屬鎂的物質(zhì)的量為

1.2g

24g/mol

=0.05mol，由FeTiO₃～TiO₂～TiCl₄～2Mg，得FeTiO₃的物質(zhì)的量為0.025mol，F(xiàn)eTiO₃的質(zhì)量為0.025mol×152g/mol=0.038g，所以鈦鐵礦中FeTiO₃的質(zhì)量分?jǐn)?shù)

0.038g

10.0g

×100%=38%，故答案為：38%．