Question

（2013?崇安區二模）金屬鈦被稱為鐵和鋁之后崛起的“第三金屬”，它是航海、化工、醫療上不可缺少的材料．工業上用鈦鐵礦（主要成分FeTiO₃）制備金屬鈦的一種工藝流程如圖所示．（部分產物略）
（1）鈦鐵礦的主要成分是鈦酸亞鐵（FeTiO₃），其中鈦元素的化合價為

+4

價．
（2）步驟②分離出TiCl₄的方法，利用了TiCl₄與FeCl₃

沸點

的不同．
（3）④反應的化學方程式為

2Mg+TiCl₄

高溫  .

2 MgCl₂+Ti

，該反應在氬氣中進行的理由是

防止Mg、Ti被氧化

．
（4）綠色化學提倡物料循環．以上流程中，可用于循環的物質除Cl₂、Mg外，還有

MgCl₂

．

Answer 1

分析：（1）FeTiO₃中鐵是亞鐵，所以為+2價，而氧元素為-2價，根據化合物中化合價的代數和為零，可以求算鈦元素的化合價．
（2）步驟②分離出TiCl₄的方法是蒸餾，蒸餾是分離沸點不同的液體的，在高溫下TiCl₄與FeCl₃ 處于液態．
（3）④反應是鎂和四氯化鈦反應制取鈦的反應，根據質量守恒定律，另外的物質一定含有鎂和氯元素，則應該為氯化鎂．即反應物為鎂和四氯化鈦，生成物為鈦和氯化鎂，條件是高溫（寫具體溫度也可以）．由于反應時溫度較高，同時生產過程氯氣可能會混入其中，所以要在氬氣中進行反應，從而防止鎂和鈦被氯氣所氧化（利用的是氬氣的穩定性）．
（4）在上述轉化中，氯化鎂是反應的原料，同時在過程中也生成了氯化鎂，所以生成的氯化鎂可以被循環利用．

解答：解：
（1）鈦酸亞鐵（FeTiO₃）中含有亞鐵，所以鐵的化合價為+2價，而氧元素為-2價，設鈦的化合價為x．根據化合物中化合價的代數和為零可得，（+2）+x+（-2）×3=0，可得x=+4，即其中鈦元素的化合價為+4價．
（2）步驟②分離出TiCl₄的方法，通過圖可以看出，分離采取的是蒸餾的方法，蒸餾是利用物質的沸點不能同分離物質的，此時TiCl₄與FeCl₃都是高溫下的液態的物質．
（3）④反應是鎂和四氯化鈦反應生成鈦，同時根據質量守恒定律以及反應的環境，應該還生成氯化鎂，反應溫度是1220～1420℃即高溫．化學方程式為 2Mg+TiCl₄

高溫  .

2 MgCl₂+Ti（寫具體溫度也可），該反應在高溫下進行，同時在原料中有具有強氧化性的氯氣，所以用用性質穩定的氬氣進行保護，防止鎂和鈦被氯氣所氧化．
（4）在以上過程中，可以看出氯化鎂是反應物，而在④反應中氯化鎂是生成物，根據“綠色化學提倡物料循環”，氯化鎂也能用于循環利用．
故答案為：（1）+4； （2）沸點；（3）2Mg+TiCl₄

高溫  .

2 MgCl₂+Ti；防止Mg、Ti被氧化；（4）MgCl₂．

點評：從問題中思考反應或者操作的原理和方法，進而分析反應或者操作的注意事項．