Question

（2009?東城區二模）金屬鈦（Ti）因為具有許多神奇的性能越來越引起人們的關注，被譽為“未來金屬”．常溫下鈦不和非金屬、強酸反應，加熱至紅熱時，能與常見的非金屬反應．工業上由釩鈦磁鐵礦提取金屬鈦的主要工藝過程如下：
（1）鈦鐵礦的主要成分是FeTiO₃（鈦酸亞鐵），其中鈦的化合價為

+4

價．
（2）第②步反應中TiO₂、炭粉混合物在高溫條件下通入氯氣（Cl₂）制得TiCl₄和一種可燃性氣體，該氣體是

CO

．
（3）第③步反應是在氬氣的環境中，用過量的鎂在高溫的條件下與TiCl₄反應制得金屬鈦．此反應的化學方程式為

2Mg+TiCl₄

高溫  .

2MgCl₂+Ti

，該反應屬于

置換

反應．
（4）如何在第③步反應后的產物中獲得金屬鈦？
①主要的操作方法是

向上述產物中加入足量鹽酸（或稀硫酸），充分反應后過濾，洗滌干燥．

；
②有關反應的化學方程式為

Mg+2HCl=MgCl₂+H₂↑（或Mg+H₂SO₄=MgSO₄+H₂↑）

．

Answer 1

分析：根據金紅石的化學式，利用金紅石、炭粉混合在高溫條件下通入氯氣制得TiCl4和一種可燃性氣體可推出氣體并書寫化學反應方程式；
（1）根據信息在氬氣的氣氛中，用過量的鎂在加熱條件下與TiCl4反應，制得金屬鈦來書寫化學反應方程式；
（2）根據常溫下Ti不和非金屬、強酸反應，而鎂與稀鹽酸反應，則利用鹽酸處理后過濾來獲得純凈金屬鈦．

解答：解：（1）鈦鐵礦的主要成分是FeTiO₃（鈦酸亞鐵），根據化合物中正負化合價的代數和為0，鐵元素為+2價，氧元素為-2價，所以鈦的化合價為+4價．
（2）因金紅石的化學式為TiO₂，由金紅石、炭粉混合在高溫條件下通入氯氣制得TiCl₄和一種可燃性氣體，根據元素守恒可推測可燃性氣體為CO，則該反應為TiO₂+2C+2Cl₂

高溫  .

TiCl4+2CO，故答案為：CO
（3）由過量的鎂在加熱條件下與TiCl₄反應，制得金屬鈦，則由元素守恒可知另一生成物為氯化鎂，故答案為：2Mg+TiCl₄

氬氣  .

2MgCl₂+Ti；反應物是一種單質和一種化合物，生成物是另一種單質和另一種化合物，屬于置換反應．
（2）因常溫下Ti不和非金屬、強酸反應，所得產物Ti中混有過量Mg，則除去鎂可利用稀鹽酸，因鎂能與鹽酸反應，則可將鈦中的鎂除去而得到．
故答案為：常溫下用稀鹽酸（或稀硫酸）除去過量的Mg，然后過濾，用蒸餾水洗滌濾出的固體即可得純凈金屬鈦．化學方程式為：Mg+2HCl=MgCl₂+H₂↑（或Mg+H₂SO₄=MgSO₄+H₂↑）

點評：本題利用信息來考查學生金屬的冶煉，學生應注意利用習題中的信息把握好反應的條件、反應物、生成物等來完成化學反應方程式的書寫．