Question

金属钛（Ti）的合金具有耐高温，耐腐蚀、强度高等性能，所以，钛合金广泛用于航空、航天工业及化学工业．工业上冶炼金属钛的过程是以钛矿石（主要成分为钛酸亚铁，化学式为FeTiO₃）、焦炭、氯气为原料，在高温条件下制取TiCl₄，其反应化学方程式为：2FeTiO₃+6C+7Cl₂2TiCl₄+2X+6CO，然后用镁与TiCl₄在高温条件下反应生成金属钛和氯化镁．请根据以上信息回答下列问题：
（1）FeTiO₃中钛元素的化合价为______价．
（2）在制备TiCl₄的反应中，X的化学式为______．
（3）镁与TiCl₄反应的化学方程式为：______．

Answer 1

解：（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，因化合物中元素化合价的代数和为0，设钛的化合价为x，则（+2）+x+（-2）×3=0，解得x=+4．
故答案为：+4；
（2）观察该反应2FeTiO₃+6C+7Cl₂2TiCl₄+2X+6CO，可知反应前铁原子是2个，钛原子是2个，氧原子是6个，碳原子是6个，氯原子是14个；反应后除2X外，钛原子是2个，氯原子是8个，碳原子是6个，氧原子是6个，根据化学反应前后原子的种类和数目不变，2X中应有6个氯原子和2个铁原子，因此X的化学式为FeCl₃；
故答案为：FeCl₃；
（3）根据题中信息，镁与TiCl₄在高温条件下反应生成金属钛和氯化镁，该反应的化学方程式为TiCl₄+2MgTi+2MgCl₂；
故答案为：TiCl₄+2MgTi+2MgCl₂；
分析：（1）根据钛酸亚铁的化学式（FeTiO₃）及化合物中元素化合价的代数和为0计算钛的化合价．
（2）根据化学反应前后原子的种类和数目不变求X的化学式；
（3）根据题中信息结合化学方程式的书写分析．
点评：本题考查学生根据在化合物中正负化合价代数和为零计算指定元素化合价的解题能力以及根据质量守恒定律推断物质化学式的能力，难度不大．