Question

金屬鈦（Ti）因?yàn)榫哂性S多神奇的性能越來(lái)越引起人們的關(guān)注，被譽(yù)為“未來(lái)金屬”．常溫下鈦不和非金屬、強(qiáng)酸反應(yīng)，加熱至紅熱時(shí)，能與常見(jiàn)的非金屬反應(yīng)．工業(yè)上由釩鈦磁鐵礦提取金屬鈦的主要工藝過(guò)程如下：
（1）鈦鐵礦的主要成分是FeTiO₃（鈦酸亞鐵），其中鈦的化合價(jià)為_(kāi)_____價(jià)．
（2）第②步反應(yīng)中TiO₂、炭粉混合物在高溫條件下通入氯氣（Cl₂）制得TiCl₄和一種可燃性氣體，該氣體是______．
（3）第③步反應(yīng)是在氬氣的環(huán)境中，用過(guò)量的鎂在高溫的條件下與TiCl₄反應(yīng)制得金屬鈦．此反應(yīng)的化學(xué)方程式為_(kāi)_____，該反應(yīng)屬于______反應(yīng)．
（4）如何在第③步反應(yīng)后的產(chǎn)物中獲得金屬鈦？
①主要的操作方法是______；
②有關(guān)反應(yīng)的化學(xué)方程式為_(kāi)_____．

Answer 1

解：（1）鈦鐵礦的主要成分是FeTiO₃（鈦酸亞鐵），根據(jù)化合物中正負(fù)化合價(jià)的代數(shù)和為0，鐵元素為+2價(jià)，氧元素為-2價(jià)，所以鈦的化合價(jià)為+4價(jià)．
（2）因金紅石的化學(xué)式為TiO₂，由金紅石、炭粉混合在高溫條件下通入氯氣制得TiCl₄和一種可燃性氣體，根據(jù)元素守恒可推測(cè)可燃性氣體為CO，則該反應(yīng)為TiO₂+2C+2Cl₂TiCl4+2CO，故答案為：CO
（3）由過(guò)量的鎂在加熱條件下與TiCl₄反應(yīng)，制得金屬鈦，則由元素守恒可知另一生成物為氯化鎂，故答案為：2Mg+TiCl₄2MgCl₂+Ti；反應(yīng)物是一種單質(zhì)和一種化合物，生成物是另一種單質(zhì)和另一種化合物，屬于置換反應(yīng)．
（2）因常溫下Ti不和非金屬、強(qiáng)酸反應(yīng)，所得產(chǎn)物Ti中混有過(guò)量Mg，則除去鎂可利用稀鹽酸，因鎂能與鹽酸反應(yīng)，則可將鈦中的鎂除去而得到．
故答案為：常溫下用稀鹽酸（或稀硫酸）除去過(guò)量的Mg，然后過(guò)濾，用蒸餾水洗滌濾出的固體即可得純凈金屬鈦．化學(xué)方程式為：Mg+2HCl=MgCl₂+H₂↑（或Mg+H₂SO₄=MgSO₄+H₂↑）
分析：根據(jù)金紅石的化學(xué)式，利用金紅石、炭粉混合在高溫條件下通入氯氣制得TiCl4和一種可燃性氣體可推出氣體并書寫化學(xué)反應(yīng)方程式；
（1）根據(jù)信息在氬氣的氣氛中，用過(guò)量的鎂在加熱條件下與TiCl4反應(yīng)，制得金屬鈦來(lái)書寫化學(xué)反應(yīng)方程式；
（2）根據(jù)常溫下Ti不和非金屬、強(qiáng)酸反應(yīng)，而鎂與稀鹽酸反應(yīng)，則利用鹽酸處理后過(guò)濾來(lái)獲得純凈金屬鈦．
點(diǎn)評(píng)：本題利用信息來(lái)考查學(xué)生金屬的冶煉，學(xué)生應(yīng)注意利用習(xí)題中的信息把握好反應(yīng)的條件、反應(yīng)物、生成物等來(lái)完成化學(xué)反應(yīng)方程式的書寫．