Question

3．金屬鐵密度小、硬度大、抗腐蝕性能好，被譽(yù)為“未來(lái)的金屬”，某工廠用鈦酸亞鐵（FeTiO₃）、焦炭為原料制取金屬鈦，請(qǐng)據(jù)圖回答下列問(wèn)題：

（1）反應(yīng)前將鈦酸亞鐵和焦炭磨成粉末狀的原因是為了增大反應(yīng)物之間的接觸面積，鈦酸亞鐵（FeTiO₃）中鈦元素為+4價(jià)．
（2）Ti₂O₂與C、Cl₂在高溫下反應(yīng)，生成TiCl₄和一種有毒氣體，該氣體是一種氧化物，其化學(xué)式為CO．
（3）寫(xiě)出步驟③中（Ar起保護(hù)氣作用）在高溫時(shí)生成金屬鈦的化學(xué)反應(yīng)方程式TiCl₄+2Mg$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$Ti+2MgCl₂，該反應(yīng)的基本類(lèi)型為置換反應(yīng)．
（4）今年來(lái)，工業(yè)上用電解熔融的TiO₂來(lái)制取金屬Ti獲得成功，從能量的角度分析，工業(yè)利用該方法制備金屬Ti的缺點(diǎn)是需要消耗大量的電能．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)反應(yīng)物之間的接觸面積以及化合價(jià)的計(jì)算方法來(lái)分析；
（2）根據(jù)化學(xué)反應(yīng)前后原子的種類(lèi)和數(shù)目不變求物質(zhì)的化學(xué)式；
（3）根據(jù)題中信息結(jié)合化學(xué)方程式的書(shū)寫(xiě)分析；
（4）根據(jù)反應(yīng)的條件來(lái)分析．

解答 解：（1）反應(yīng)前將鈦酸亞鐵和焦炭磨成粉末狀是為了增大反應(yīng)物之間的接觸面積；鈦酸亞鐵的化學(xué)式為FeTiO₃，其中鐵元素的化合價(jià)為+2價(jià)，氧元素的化合價(jià)為-2價(jià)，因化合物中元素化合價(jià)的代數(shù)和為0，設(shè)鈦的化合價(jià)為x，則（+2）+x+（-2）×3=0，解得x=+4．故答案為：為了增大反應(yīng)物之間的接觸面積；+4；
（2）Ti₂O₂與C、Cl₂在高溫下反應(yīng)，生成TiCl₄和一種有毒氣體，該氣體是一種氧化物，該氣體是一氧化碳，故填：CO；
（3）根據(jù)題中信息，鎂與TiCl₄在高溫條件下反應(yīng)生成金屬鈦和氯化鎂，該反應(yīng)的化學(xué)方程式為T(mén)iCl₄+2Mg$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$Ti+2MgCl₂；該反應(yīng)是由一種單質(zhì)與一種化合物反應(yīng)生成另一種單質(zhì)與另一種化合物，屬于置換反應(yīng)；故答案為：TiCl₄+2Mg$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$Ti+2MgCl₂；置換反應(yīng)；
（4）工業(yè)上用電解熔融的TiO₂來(lái)制取金屬Ti獲得成功，但是此方法需要消耗大量的電能，故填：需要消耗大量的電能．

點(diǎn)評(píng) 本題考查物質(zhì)的制備實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)，側(cè)重于學(xué)生的分析能力和實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ目疾�，為高考常�?jiàn)題型，難度中等，注意把握實(shí)驗(yàn)的基本原理和物質(zhì)的性質(zhì)．