Question

18．金屬鈦是重要的航天、航海材料，鈦因其硬度大，熔點(diǎn)高，常溫下不和非金屬、強(qiáng)酸反應(yīng)，被譽(yù)為“未來金屬．”由鈦鐵礦（主要成分為鈦酸亞鐵，化學(xué)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(jīng)過三個(gè)階段：

（1）反應(yīng)前需要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）反應(yīng)①中焦炭除了作還原劑還原金屬礦物外，另一個(gè)重要作用是作燃料，提供反應(yīng)所需要的能量．
（3）反應(yīng)②中TiO₂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．
（4）高溫條件下，鎂可以與TiCl₄發(fā)生置換反應(yīng)制得金屬鈦，請(qǐng)寫出此反應(yīng)的化學(xué)方程式TiCl₄+2Mg$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2MgCl₂+Ti．
（5）如何從反應(yīng)③后的固體中獲得金屬鈦：向固體中加入足量稀鹽酸（或稀硫酸），充分反應(yīng)后過濾，洗滌，干燥．

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)算方法來分析；
（2）根據(jù)碳的化學(xué)性質(zhì)來分析；
（3）根據(jù)化學(xué)反應(yīng)前后原子的種類和數(shù)目不變求物質(zhì)的化學(xué)式；
（4）根據(jù)題中信息結(jié)合化學(xué)方程式的書寫分析；
（5）根據(jù)金屬鈦的化學(xué)性質(zhì)來分析．

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）碳燃燒時(shí)會(huì)釋放出大量的熱，為化學(xué)反應(yīng)的進(jìn)行提供了能量；故填：作燃料，提供反應(yīng)所需要的能量；
（3）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；
（4）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TiCl₄+2Mg$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$Ti+2MgCl₂；故填：TiCl₄+2Mg$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2MgCl₂+Ti；
（5）鈦常溫下不和強(qiáng)酸反應(yīng)，而鐵與酸能反應(yīng)，所以從反應(yīng)③后的固體（鐵和鈦的混合物）中獲得金屬鈦的方法是向固體中加入足量稀鹽酸（或稀硫酸），充分反應(yīng)后過濾，洗滌，干燥．故填：向固體中加入足量稀鹽酸（或稀硫酸），充分反應(yīng)后過濾，洗滌，干燥．

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目疾椋瑸楦呖汲Ｒ婎}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)．