钛铁矿（Ilmenite）

1. 钛铁矿（Ilmenite）

【化学组成】FeTiO3。TiO2含量为52.66%；FeO含量为47.34%。常含Mg，Nb，Ta，Mn等类质同象混入物。在960℃以上，钛铁矿可与赤铁矿形成完全类质同象，降温时发生溶离，故钛铁矿中常含有细鳞片状赤铁矿包裹体；常温下两者只形成有限类质同象（Fe2O3＜6%）。
【晶体结构】三方晶系；刚玉型之衍生结构，刚玉中铝的位置相间地被铁和钛所代替，导致c滑移面消失而使钛铁矿晶格的对称程度降低；高温下Fe、Ti呈无序状态而具刚玉型结构。 ；a0=0.509nm，c0=1.407nm；Z=6。
【形态】对称型 。偶见厚板状单晶；常呈不规则细粒状或鳞片状。依（0001）和（101-1）成双晶。
【物理性质】钢灰至铁黑色；条痕黑色，含赤铁矿者带褐色；金属—半金属光泽；不透明。硬度5～6。无解理。相对密度为4.72。具弱磁性。
【成因及产状】主要形成于岩浆作用和伟晶作用。常与磁铁矿共生于基性岩和与碱性岩有关的矿床中。我国四川攀枝花钒钛磁铁矿矿床是世界上钛铁矿著名产地之一。砂矿中也可出现。
【鉴定特征】据其晶形、条痕和弱磁性与其相似的赤铁矿、磁铁矿相区别。
【主要用途】为钛的重要矿石矿物。

2. 钛铁矿 Ilmenite

FeTiO3
三方晶系
N＞2.7
结晶特点 晶体呈底轴面与菱面的聚形。常呈厚板状，薄板状乃至叶片状，薄片中常呈树枝状骸晶和六角形断面，有时呈拉长的菱面体状、不规则粒状和致密块状。结合面依(  )的双晶较发育。常见{  }的裂理，沿{0001}的裂理可弯曲。
薄片中特征 不透明，极薄时边缘微透明，暗褐色至紫褐色，在反射光下呈褐黑色。光泽较磁铁矿、赤铁矿暗淡。由于常变为白钛矿，因此在反射光下经常看到的是白色。在辉石(特别是斜方辉石)、角闪石、斜长石中常见细针状钛铁矿包裹体有规律的排列。
变化 常见沿钛铁矿晶体边部或整个晶体变为白钛矿，白钛矿在反射光下呈白色棉絮状，不透明。
鉴别特征 钛铁矿在薄片中不透明，与磁铁矿、赤铁矿很相似，但是钛铁矿的菱面体晶形和树枝状骸晶的形状特点以及常变为白钛矿可以鉴别。
产状及其他 钛铁矿主要产于镁铁质岩石中，特别是辉绿岩、粗玄岩中。碱性岩有关的气成作用产物也有钛铁矿的富集。钛铁矿也见于片麻岩、云母片岩、角闪岩等一些变质岩中。钛铁矿常呈针状、片状包裹物出现在辉石、角闪石和斜长石中。在碎屑岩中作为碎屑矿物存在。

3. 钛铁矿 Ilmenite

Fe TiO3
三方晶系
N>2.7
结晶特点 晶体呈底轴面与菱面的聚形。常呈厚板状、薄板状乃至叶片状，薄片中常呈树枝状骸晶和六角形断面，有时呈拉长的菱面体状、不规则粒状和致密块状。结合面依（1011）的双晶较发育。常见｛1011｝的裂理，沿｛0001｝的裂理可弯曲。
薄片中特征 不透明，极薄时边缘微透明，暗褐至紫褐色，在反射光下呈褐黑色。光泽较磁铁矿、赤铁矿暗淡。由于常变为白钛矿，因此在反射光下经常看到的是白色。在辉石（特别是斜方辉石）、角闪石、斜长石中常见细针状钛铁矿包裹体有规律的排列。
变化 常见沿钛铁矿晶体边部或整个晶体变为白钛矿，白钛矿在反射光下呈白色棉絮状，不透明。
鉴别特征 钛铁矿在薄片中不透明，与磁铁矿、赤铁矿很相似，但是钛铁矿的菱面体晶形和树枝状骸晶的形状特点以及常变为白钛矿可以鉴别。
产状及其他 钛铁矿主要产于镁铁质岩石中，特别是辉绿岩、粗玄岩中。碱性岩有关的气成作用产物也有钛铁矿的富集。钛铁矿也见于片麻岩、云母片岩、角闪岩等一些变质岩中。钛铁矿常呈针状、片状包裹物出现在辉石、角闪石和斜长石中。在碎屑岩中作为碎屑矿物存在。

4. 钛铁矿FeTiO₃

［化学组成］FeO47.3%，TiO252.7%，主要的类质同象混入物为Mg2+和Mn2+，还有少量Fe3+(往往是含有细鳞片状赤铁矿的包裹体引起的，高温时二者呈类质同象，低温分离)，另外含钒量可达千分之几。
［形态］三方晶系，晶体呈厚板状，通常多呈不规则粒状。
［物理性质］钢灰到铁黑色;条痕黑色;半金属—金属光泽。硬度5～6;无解理。相对密度4.72。具弱磁性;弱导电性。
［成因产状］在岩浆结晶作用早期，常与磁铁矿相伴分散于基性岩中。钛铁矿主要产于与碱性岩有关的伟晶岩中，与长石、云母、铁金红石等共生。由于钛铁矿较稳定，常富集于漂砂中，成为最常见的重砂矿物之一。
［鉴定特征］根据板状晶形、条痕、弱磁性可与赤铁矿、铬铁矿、磁铁矿等区别。细小颗粒可根据Ti的反应加以区别(见金红石描述)。
［用途］提取金属钛和钛氧化物的最重要矿物。通过与硫酸或盐酸反应生成硫酸钛或氯化钛，水解形成氢氧化钛，脱水后结晶为金红石或锐钛矿，产品主要为钛白粉———最重要的白色颜料矿物。
尖晶石族
本族为AB2X4型氧化物，其中A为Mg2+、Fe2+、Zn2+、Mn2+等，B为Al3+、Fe3+、Cr3+、V3+、Ti4+等。按B离子，本族可分为三个系列:
(1)以Al3+为主的尖晶石系列，如尖晶石MgAl2O4;
(2)以Fe3+为主的磁铁矿系列，如磁铁矿Fe2+Fe23+O4;
(3)以Cr3+为主的铬铁矿系列，如铬铁矿Fe2+Cr2O4。
其中，以磁铁矿和铬铁矿分布较广，意义最大。
尖晶石族矿物均属等轴晶系，具尖晶石结构，晶格中O2－作立方最紧密堆积:1/3的阳离子位于四面体空隙中，配位数为4;2/3的阳离子位于八面体空隙中，配位数为6。尖晶石族类质同象现象十分广泛。

5. 钛铁矿的主要成分为fetio3

I.（1）+2 （1分）   （2）SiO2 （1分）    （3）TiO2-＋H2OTiO2↓＋2H+ （2分）     （4）20：9  （2分）    （5）cVM/1000W  或 cVM/1000W ×100﹪（2分）    （6）TiCl4 +2Mg 2MgCl2 + Ti （2分）；防止高温下Mg(Ti)与空气中的O2(或CO2、N2)作用（2分） 1412 （2分）      【命题立意】本题考查学生利用钛铁矿制备二氧化钛的工艺流程理解、阅读题目获取信息能力、氧化还原反应及方程式的书写等，难度中等；      (1)钛铁矿的主要成分为FeTiO3  可表示为FeO·TiO2  可知Fe的化合价为+2价；(2)钛铁矿中只有SiO2不与硫酸反应，因此滤渣A的成分是SiO2。(3)TiO2+转化为TiO2，Ti的化合价不变，发生的是TiO2+的水解反应，过滤后未加其他反应物，所以TiO2+与H2O反应，生成TiO2，同时生成H+，反应方程式为：TiO2-＋H2OTiO2↓＋2H+；(4)分析反应流程，H2O2把Fe2+氧化为Fe3+，H2C2O4把Fe3+还原为Fe2+，H2O2中O由-1价变为-2价，H2C2O4由+3价变为+4价，根据电子转移总数相等得：m(H2O2)×17÷200g/mol×2=m(H2C2O4)÷90g/mol×2，得m(H2O2)：m(H2C2O4)= 20/9；(5) 根据得失电子守恒，有：1Ti3+～1Fe3+，故n（Fe3+）=n（Ti3+）=n（TiO2）=cV×10-3mol，其质量分数为为：cVM/1000W 或 cVM/1000W ×100﹪；(6)在800℃条件下，四氯化钛和镁反应生成氯化镁和钛，反应方程式为：TiCl4  +2Mg 2MgCl2 + Ti；Mg是活泼金属，能与空气中多种物质反应，因此可得出Ar气作用为保护气， 防止高温下Mg(Ti)与空气中的O2(或CO2、N2)作用；由表中数据可知，Mg、MgCl2的沸点最高是1412℃，而Ti的熔点为1667℃，所以当加热的温度略高于1412℃时Mg、MgCl2以气体的形式除去，得到Ti。

6. 钛是一种重要的金属，工业上用钛铁矿（FeTiO 3 ，含FeO、Al 2 O 3 、SiO 2 等杂质）为原料制钛白粉（TiO

    （1）钛铁矿含FeO、Al 2 O 3 、SiO 2 等杂质，能与碱反应物质除了SiO 2 还有Al 2 O 3 ，故答案为：Al 2 O 3 +2NaOH=2NaAlO 2 +H 2 O．    （2）因滤液①中的溶质主要是FeSO 4 ，所一先加几滴KSCN溶液，再加几滴氯水，观察溶液是否变为红色，故答案为：取少许滤液①于试管中，滴入几滴KSCN溶液，无明显现象，然后滴入几滴氯水，溶液变为红色，说明其中含有Fe 2+ ．    （3）因加热能够促进水解的进行，故答案为：促进TiOSO 4 的水解．    （4）因TiO 2 作阴极，得到电子，被还原，得到单质Ti，故答案为：TiO 2  +4e - =Ti+2O 2- ．      （5）因热化学方程式遵循盖斯定律，第一个式子加上第二的式子得到第三个式子，故答案为：-70 kJ/mol    （6）因减少生成物的浓度，平衡正向移动，故答案为：碳单质与氧气反应减小产物浓度使平衡向右移动，导致反应顺利进行．   

7. 钛是一种重要的金属，工业上用钛铁矿（FeTiO 3 ，含FeO、Al 2 O 3 、SiO 2 等杂质）为原料制钛白粉( TiO

    (l)Al 2 O 3  +2NaOH==2NaAlO 2  +H 2 O (2)取少许滤液①于试管中，滴入几滴KSCN溶液，无明显现象，然后滴入几滴氯水，溶液变为红色，说明其中含有Fe 2+  (3)促进TiOSO 4 的水解 (4)TiO 2  +4e - ==Ti+2O 2  -  (5) -70 kJ．mol -1    

8. 钛是一种重要的金属，工业上用钛铁矿（主要成分为FeTiO3，含FeO、Al2O3、SiO2 等杂质）为原料制钛白粉（T

（1）钛铁矿含FeO、Al2O3、SiO2等杂质，能与碱反应物质除了SiO2还有Al2O3，故答案为：Al2O3+2NaOH=2NaAlO2+H2O；（2）因滤液①中的溶质主要是FeSO4，所一先加几滴KSCN溶液，再加几滴氯水，观察溶液是否变为红色，故答案为：取少许滤液①于试管中，滴入几滴KSCN溶液，无明显现象，然后滴入几滴氯水，溶液变为红色，说明其中含有Fe2+；（3）从 TiOSO4→H2TiO3是物质水解的过程，加热能够促进水解的进行，故答案为：促进TiOSO4的水解；（4）因TiO2作阴极，得到电子，被还原，得到单质Ti，故答案为：TiO2 +4e-=Ti+2O2-；（5）因减少生成物的浓度，平衡正向移动，故答案为：碳单质与氧气反应减小产物浓度使平衡向右移动，导致反应顺利进行．