Question

鈦有強(qiáng)度高和質(zhì)地輕的優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于飛機(jī)制造業(yè)等。工業(yè)上利用鈦鐵礦，其主要成分為鈦酸亞鐵（FeTiO₃）制備鈦金屬，工業(yè)流程如下： 已知：Ti與TiO₂化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，不溶于稀硫酸、稀鹽酸等。

（1）請(qǐng)寫出FeTiO₃與稀鹽酸反應(yīng)的離子方程式：                                          。
（2）請(qǐng)寫出“熔融氧化”的化學(xué)方程式：                                                    。
（3）電解氯化鎂的陰極反應(yīng)式為：                                                ，可循環(huán)利用的物質(zhì)為：                              （填化學(xué)式）。
（4）熱還原法中能否改用鈉代替鎂作還原劑：    （填“能”或“不能”）；原因?yàn)椋?u>                                                                 。
（5）用此方法制備得到的Ti金屬常混有MgCl₂和Mg，除雜試劑是         （填化學(xué)式）。

Answer 1

（1）FeTiO₃+2H⁺ Fe²⁺+TiO₂+H₂O  （3分）
（2）TiO₂+ 2C+ 2Cl₂ TiCl₄+ 2CO （3分）
（3）Mg²⁺ + 2e^- =" Mg" （3分）   Cl₂和Mg （2分）
（4）能；（1分）鈉的還原性比鎂強(qiáng)（1分）
（5）HCl（2分）（填寫H₂SO₄、HNO₃均可）

試題分析：由已知條件可知，金屬Ti是難溶于稀硫酸和稀鹽酸的物質(zhì)，而雜質(zhì)MgCl₂和Mg都是易溶于酸的，所以要除去雜質(zhì)，可以加入稀鹽酸或稀硫酸等試劑。
（1）根據(jù)流程圖示，鈦鐵礦中加入鹽酸酸浸后，得到了濾液氯化亞鐵和濾渣TiO2，所以根據(jù)反應(yīng)物和產(chǎn)物可以寫出反應(yīng)的離子方程式為：FeTiO₃+2H⁺ Fe²⁺+TiO₂+H₂O。
（2）熔融氧化過(guò)程中參與反應(yīng)的物質(zhì)已知的有TiO2和C，從產(chǎn)物來(lái)看C作了還原劑被氧化成了CO，但是TiO2生成TiCl4，Ti的化合價(jià)沒(méi)有發(fā)生變化，且多出了Cl離子，所以由此可以猜測(cè)還有一種氧化劑參與了反應(yīng)，而氧化劑就是氯氣，所以根據(jù)所推反應(yīng)物和生成物，該反應(yīng)的化學(xué)方程式為：TiO₂+ 2C+ 2Cl₂ TiCl₄+ 2CO。
（3）電解氯化鎂可以制備金屬鎂，所以陰極發(fā)生的反應(yīng)式為Mg²⁺ + 2e^- = Mg，而陽(yáng)極發(fā)生氧化反應(yīng)生成氯氣，電解產(chǎn)生的金屬鎂、氯氣可以分別在熱還原步驟和熔融氧化步驟中加以循環(huán)利用。
（4）熱還原是在高溫的條件下用活潑金屬還原制備較不活潑金屬的過(guò)程，金屬鈉比金屬鎂更加活潑，所以也可以用金屬鈉代替金屬鎂做還原劑。