Question

【題目】鈦和鈦合金被認(rèn)為是 21 世紀(jì)的重要金屬材料，他們具有很多優(yōu)良的性能，如熔點(diǎn)高，密度小，可塑性好，耐腐蝕，常溫下不易與酸和堿發(fā)生反應(yīng)等。以某鈦鐵礦(主要成分為FeTiO3，同時(shí)含有少量的Fe3O4等)為原料制TiO2，再由TiO2制金屬 Ti 的工藝流程如下：

（查閱資料）

一、鈦、鎂在高溫下與空氣中的氧氣、二氧化碳等反應(yīng)。

二、Fe3O4中的鐵元素化合價(jià)既有+3價(jià)，也有+2價(jià)，可以把Fe3O4 看作“Fe2O3 FeO”。

(1)濃硫酸具有強(qiáng)烈的_______________________，所以使用時(shí)要注意安全，避免濺到皮膚或衣物上。

(2)操作 2 的名稱是_________。

(3) TiO2可與焦炭、氯氣按照一定的質(zhì)量比在高溫下反應(yīng)，生成TiCl4和一種可燃性氣體，該氣體為_____。(填寫(xiě)化學(xué)式)。小聰要稱取8.5g焦炭粉，手頭的天平只配有一個(gè)規(guī)格為10g的砝碼，該天平游碼標(biāo)尺的最大值5g，要一次性稱出8.5g焦炭粉，則游碼須移到刻度為_____g處；面向天平，砝碼放于____盤(pán)。(填“左”或“右”)

(4)工業(yè)上常在高溫和氬氣氛圍中，用金屬鎂和TiCl4反應(yīng)的方法制備 Ti，同時(shí)生成一種化合物，該反應(yīng)的基本類型為：_____________，氬氣的作用是_______________。所得金屬鈦中含有少量的金屬鎂，若要除去金屬鈦中的少量鎂，并確保充分反應(yīng)后溶液中只含同一種鹽，則可加入的試劑是________(填試劑名稱)。

(5)試寫(xiě)出Fe3O4與稀硫酸反應(yīng)的化學(xué)方程式：_____________________________________________。

Answer 1

【答案】腐蝕性 過(guò)濾 CO 1.5 左 置換反應(yīng) 防止鈦、鎂在高溫下與空氣中的氧氣、二氧化碳等反應(yīng) 稀鹽酸 Fe3O4+4H2SO4=FeSO4+Fe2(SO4)3+4H2O

【解析】

（1）濃硫酸具有腐蝕性，容易造成傷害；

（2）操作2實(shí)現(xiàn)了固液分離，常用操作為過(guò)濾；

（3）反應(yīng)物含有鈦、碳、氧和氯元素，生成物含有鈦、氯元素，還應(yīng)含有碳和氧元素，組成的可燃?xì)怏w為一氧化碳；一般天平遵循左物右碼的原則，但是此時(shí)天平砝碼無(wú)法稱量8.5g焦炭粉，所以可以改變砝碼與焦炭粉的位置，左碼右物，此時(shí)砝碼質(zhì)量=物品質(zhì)量+游碼質(zhì)量，10g=8.5g+游碼質(zhì)量，則游碼質(zhì)量=10g-8.5g=1.5g，所以游碼撥動(dòng)到1.5g處，稱量到焦炭粉質(zhì)量為8.5g，此時(shí)砝碼位于左盤(pán)；

（4）鎂與氯化鈦反應(yīng)生成了鈦單質(zhì)和另一種化合物，符合單質(zhì)與化合物反應(yīng)生成另一種單質(zhì)和化合物的特點(diǎn)，屬于置換反應(yīng)；鈦、鎂在高溫下與空氣中的氧氣、二氧化碳等反應(yīng),所以需要通入氬氣，排出氣體，以防發(fā)生其他反應(yīng)；鎂金屬活動(dòng)性強(qiáng)于氫強(qiáng)于鈦，且最終通過(guò)鎂與氯化鈦反應(yīng)生成鈦和氯化鎂，因此此時(shí)加入鹽酸將鎂去除，生成氯化鎂，保證最后只有氯化鎂這一種鹽；

（5）四氧化三鐵可以寫(xiě)成氧化鐵與氧化亞鐵的混合物，所以與硫酸反應(yīng)生成硫酸亞鐵、硫酸鐵和水，化學(xué)方程式；Fe3O4+4H2SO4=FeSO4+Fe2（SO4）3+4H2O。