Question

【題目】金屬鈦是重要的航天、航海材料，鈦因其硬度大，熔點高，常溫下不和非金屬、強酸反應，被 譽為“未來金屬”。由鈦鐵礦（主要成分為鈦酸亞鐵，化學式為 FeTiO3）、焦炭、氧氣為原料，提取金屬鈦的主要工藝過程一般需要經過三個階段：

（1）反應前需要將鈦酸亞鐵和焦炭磨成粉末狀的原因是__________________；鈦酸亞鐵（FeTiO3）中鈦元素為_________價。

（2）反應①中焦炭除了作還原劑還原金屬礦物外，另一個重要作用是____________________________。

（3）反應②中 TiO2 與 C、Cl2 在高溫下反應，生成 TiCl4 和一種有毒氣體，該氣體是一種氧化物，其化學式為______________。

（4）高溫條件下，鎂可以與 TiCl4 發生置換反應制得金屬鈦，請寫出此反應的化學方程 式___________，該反應屬于________________ 反應（基本反應類型），該反應需在氬氣環境中進行，氬氣起的作用是_______________。

（5）如何從反應③后的固體中獲得金屬鈦：向固體中加入足量的__________，充分反應后_________，洗滌，干燥。

Answer 1

【答案】增大反應物的接觸面積，使反應更充分，提高反應速率 +4 提供高溫 CO 置換 做保護氣，防止金屬鎂、金屬鈦被氧化 稀鹽酸 過濾

【解析】

（1）反應前將鈦酸亞鐵和焦炭磨成粉末狀，可以增大反應物的接觸面積，使反應更充分，提高反應速率，故填：增大反應物的接觸面積，使反應更充分，提高反應速率；

鐵元素為+2價，氧元素為-2價，設鈦酸亞鐵（FeTiO3）中鈦元素為x，根據化合物中，正、負化合價的代數和為零，可得：+2+x+（-2）×3=0，x=+4；

（2）焦炭與空氣中的氧氣在點燃的條件下反應生成二氧化碳，放出大量的熱，故焦炭的另一個重要作用是：提供高溫；

（3）反應②中TiO2與C、Cl2在高溫下反應，生成 TiCl4 和一種有毒氣體，該氣體是一種氧化物，氧化物是由兩種元素組成，其中一種元素為氧元素的化合物，根據質量守恒定律，化學反應前后，原子的種類和數目不變，可得該有毒氣體為CO；

（4）高溫條件下，鎂與TiCl4發生置換反應生成金屬鈦和氯化鎂，該反應的化學方程式為：；

該反應符合“一種單質與一種化合物反應生成另一種單質和另一種化合物”的反應，屬于置換反應；

該反應需在氬氣環境中進行，因為氬氣的化學性質不活潑，可以起到保護氣的作用，防止鎂和反應生成的金屬鈦在高溫的條件下被氧化，故填：做保護氣，防止金屬鎂、金屬鈦被氧化；

（5）因為鈦不與強酸反應，鎂能與稀鹽酸反應，生成氯化鎂和氫氣，故向固體中加入足量的稀鹽酸，充分反應后過濾， 洗滌，干燥，可得金屬鈦，故填：稀鹽酸、過濾。