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=-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
反应C(s)+O2(g)═CO2(g)的△H=______.
(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=-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=-72kJ•mol-1-282.8kJ•mol-1-38.8kJ•mol-1=-393.6 kJ/mol。
查看答案