钛铁矿的主要成分为FeTiO 3 （可表示为FeO·TiO 2 ），含有少量MgO、CaO、SiO 2 等杂质。利用钛铁矿制备

（12分，每空2分） （1）+2 （2）SiO 2 （3）TiOCl 4 2- ＋H 2 O TiO 2 ↓＋2H + ＋4Cl - （4）温度过高时，反应物氨水（或双氧水）受热易分解 （5） (NH 4 ) 2 Ti 5 O 15 ＋2LiOH＝Li 2 Ti 5 O 15 ↓＋2NH 3 ·H 2 O（或2NH 3 ＋2H 2 O） （6）20/9（1分） （7）LiFePO 4 – e - ＝FePO 4 ＋Li + （1分）

试题分析：（1）根据题目所给信息：可表示为FeO·TiO 2 ，可知Fe的化合价为：+2。 （2）FeTiO 3 、MgO、CaO与HCl反应，剩下的固体只有SiO 2 。 （3）过滤后未加其他反应物，所以TiOCl 4 2- 与H 2 O反应，生成TiO 2 ，同时生成H + 、Cl。 （4）TiOCl 4 2- 转化为TiO 2 时，需要加入反应物双氧水、氨水，这两种物质受热易分解。 （5）(NH 4 ) 2 Ti 5 O 15 为铵盐，LiOH为强碱，发生复分解反应，根据反应规律，即可写出化学方程式。 （6）分析反应流程，H 2 O 2 把Fe 2+ 氧化为Fe 3+ ，H 2 C 2 O 4 把Fe 3+ 还原为Fe 2+ ，H 2 O 2 中O由-1价变为-2价，H 2 C 2 O 4 由+3价变为+4价，根据电子转移总数相等得：m(H 2 O 2 )×17÷200g/mol×2=m(H 2 C 2 O 4 )÷90g/mol×2，得m(H 2 O 2 )：m(H 2 C 2 O 4 )= 20/9。 （7）电池充电时阳极反应为失电子反应，LiFePO 4 中Fe失去1个电子，由+2价变为+3价，生成FePO 4 ，同时得到Li + 。

（1）浓硫酸具有强氧化性，与Fe2+反应生成Fe3+，加入铁粉可将Fe3+还原成Fe2+，故答案为：将Fe3+还原为Fe2+；

（2）过滤后滤液中含有FeSO4，结晶后可得到FeSO47H2O晶体，故答案为：FeSO47H2O；

（3）TiO2+的水解为吸热过程，加热促进水解的进行，水解方程式为TiO2++H2OH2TiO3+2H+，

故答案为：TiO2++H2OH2TiO3+2H+；促进TiO2+的水解；

（4）平衡常数等于生成物浓度幂之积除以反应物浓度幂之积，由方程式可得k=

c(TiCl4)×c2(CO)

c2(Cl2)

，由图象可知，升高温度TiCl4的百分含量减小，说明升高温度平衡向逆反应方向移动，则平衡常数减小，

故答案为：k=

c(TiCl4)×c2(CO)

c2(Cl2)

；减小；

（5）己知：①Mg （s）+Cl2（g）=MgCl2（s）△H=-642kJmol-1，

②Ti（s）+2Cl2（g）=TiCl4（g）△H=-815kJmol-1，

利用盖斯定律将2×①-②可得：TiCl4（g）+Mg （s）=Ti（s）+MgCl2（s）；△H=-469kJmol-1，

故答案为：TiCl4（g）+Mg （s）=Ti（s）+MgCl2（s）△H=-469kJmol-1．

A、根据物质的读法可知：钛酸亚铁中Fe元素显+2价，O元素显-2价，据化合物中元素化合价的正负总数和为0，可知Ti显+4价，故错误；

B、观察该反应2FeTiO3+6C+7Cl2

高温

2X+2TiCl4+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，反应后钛原子是2个，氯原子是8个，碳原子是6个，氧原子是6个，所以①式中“X”的化学式为FeCl3，故错误；

C、反应②需在氩气环境中进行，这里氩气是作为保护气，防止温度较高的情况小镁与空气中的氧气等发生反应，不是作催化剂，故错误；

D、反应②TiCl4+2Mg

Ar800℃

Ti+2MgCl2是由一种单质Mg，和一种化合物TiCl4，反应生成另一种单质Ti，和另一种化合物MgCl2，属于置换反应，正确；

故选D．

（1）反应FeTiO3+4H++4Cl-=Fe2++TiOCl42-+2H2O中，不是氧化还原反应，可以判断铁元素化合价为+2价，

故答案为：+2；

（2）由于杂质中二氧化硅不溶于盐酸，所以滤渣A成分是二氧化硅，

故答案为：SiO2；

（3）根据流程可知，TiOCl42-在溶液中加热与水反应生成二氧化钛沉淀，反应的离子方程式为：TiOCl42-+H2O=TiO2↓+2H++4Cl-，

故答案为：TiOCl42-+H2O=TiO2↓+2H++4Cl-；

（4）由于二氧化钛与氨水、双氧水反应生成NH4）2Ti5O15时，温度过高，双氧水和氨水都容易分解，所以反应温度过高时，Ti元素浸出率下降，

故答案为：温度过高时，反应物氨水（或双氧水）受热易分解；

（5）根据流程图示可知，反应3是（NH4）2Ti5O15与氢氧化锂反应生成Li2Ti5O15沉淀和氨水，反应的化学方程式为：（NH4）2Ti5O15+2 LiOH=Li2Ti5O15↓+2NH3H2O（或2NH3+2H2O），

故答案为：（NH4）2Ti5O15+2 LiOH=Li2Ti5O15↓+2NH3H2O（或2NH3+2H2O）．

在高温的条件下，氧化铁与一氧化碳反应生成铁和二氧化碳；一氧化碳夺取氧化铁中的氧，一氧化碳具有还原性；分析TiCl4+4Na=4X+Ti可知的化学式为4个X中含有4个钠原子和4个氯原子，所以X的化学式为NaCl．

故答案为：3CO+Fe2O3

高温

2Fe+3CO2；还原；NaCl

本族矿物晶体结构属有序的刚玉型，包括的矿物为钛铁矿、镁钛矿MgTiO3、红钛锰矿MnTiO3等。其中钛铁矿与镁钛矿组成完全类质同像系列。

钛铁矿Ilmenite—FeTiO3

晶体参数 三方晶系；对称型 。空间群 a0=05083nm,c0=1404nm;Z=6。

成分与结构　Fe 368%,Ti 316%,O 316%。常含类质同像元素Mg和Mn。大于950℃，钛铁矿与赤铁矿形成完全类质同像系列，当温度降低时即发生离溶，故钛铁矿中常含有呈细鳞片状的赤铁矿。钛铁矿的晶体结构为有序的刚玉型，Fe2+和Ti4+相间地占据刚玉结构中Al3＋的位置，使钛铁矿的对称程度降低。

形态　晶形呈厚板状（图10-16）；双晶依（0001）和 。通常呈不规则的细粒。

图10-16 钛铁矿的晶形

c{0001 },a{1120},r{0112},e{1014},n′{1123}

（据Berry等，1983，修改）

物理性质　钢灰至黑色；条痕黑色，含赤铁矿者带褐色；半金属光泽；不透明。硬度5～6；次贝壳状断口。密度472g/cm3。微具磁性。

鉴定特征　钛铁矿以其条痕黑色和弱磁性与其相似的赤铁矿、磁铁矿相区别。

成因与产状　钛铁矿主要形成于岩浆作用，作为副矿物见于各类岩浆岩中。其化学成分与形成条件有关。产于超基性岩、基性岩中的钛铁矿，MgO含量较高，基本不含Nb、Ta；碱性岩及其岩脉中的钛铁矿MnO含量较高，并含Nb、Ta；酸性岩及其岩脉中的钛铁矿FeO、MnO、Nb、Ta含量均高。我国四川攀枝花钒钛磁铁矿矿床产于基性岩中，其中钛铁矿的储量极为可观，是世界上钛铁矿著名产地之一。其钛铁矿呈显微粒状或片状分布于磁铁矿颗粒之间，或沿磁铁矿八面体裂理面定向分布。在碱性岩，尤其是碱性伟晶岩中钛铁矿可形成很大的晶体。此外，常见于砂矿中。

主要用途　钛铁矿为提炼钛的矿物原料。

（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，

故答案为：非氧化还原反应；

（2）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，

故答案为：防止高温下Mg和Ti与空气中的氧气（或氮气、二氧化碳）作用；

（3）浓硫酸具有强氧化性，与Fe2+反应生成Fe3+，加入铁粉可将Fe3+还原成Fe2+，所以物质A是Fe；过滤后滤液中含有FeSO4，结晶后可得到FeSO47H2O晶体，由工艺流程图及题中信息可知上述制备TiO2的过程中，所得到的副产物及可回收利用的物FeSO47H2O、Fe、H2SO4，

故答案为：Fe；FeSO47H2O、Fe、H2SO4；

（4）氯气、二氧化钛和焦炭在高温下反应，氯气具有氧化性，碳具有还原性，由工艺流程图及题中信息可知生成物为四氯化钛和一氧化碳，根据反应前后元素种类不变，反应的化学方程式为：2Cl2+TiO2+2C

高温

TiCl4+2CO，

故答案为：2Cl2+TiO2+2C

高温

TiCl4+2CO；

（5）如果取钛铁矿At，生产出钛Bt，根据钛没有损耗，所以生产出的钛的质量等于钛铁矿中钛元素的质量，所以钛铁矿中钛的质量分数

B

A

×100%，

故答案为：

B

A

×100%；