Question

【題目】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(lái)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__________________；鈦酸亞鐵（FeTiO3）中鈦元素為_________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____________________________。

（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______________。

（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___________，該反應(yīng)屬于________________ 反應(yīng)（基本反應(yīng)類型），該反應(yīng)需在氬氣環(huán)境中進(jìn)行，氬氣起的作用是_______________。

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

Answer 1

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

【解析】

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

鐵元素為+2價(jià)，氧元素為-2價(jià)，設(shè)鈦酸亞鐵（FeTiO3）中鈦元素為x，根據(jù)化合物中，正、負(fù)化合價(jià)的代數(shù)和為零，可得：+2+x+（-2）×3=0，x=+4；

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

（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，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(jù)質(zhì)量守恒定律，化學(xué)反應(yīng)前后，原子的種類和數(shù)目不變，可得該有毒氣體為CO；

（4）高溫條件下，鎂與TiCl4發(fā)生置換反應(yīng)生成金屬鈦和氯化鎂，該反應(yīng)的化學(xué)方程式為：；

該反應(yīng)符合“一種單質(zhì)與一種化合物反應(yīng)生成另一種單質(zhì)和另一種化合物”的反應(yīng)，屬于置換反應(yīng)；

該反應(yīng)需在氬氣環(huán)境中進(jìn)行，因?yàn)闅鍤獾幕瘜W(xué)性質(zhì)不活潑，可以起到保護(hù)氣的作用，防止鎂和反應(yīng)生成的金屬鈦在高溫的條件下被氧化，故填：做保護(hù)氣，防止金屬鎂、金屬鈦被氧化；

（5）因?yàn)殁伈慌c強(qiáng)酸反應(yīng)，鎂能與稀鹽酸反應(yīng)，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(yīng)后過濾， 洗滌，干燥，可得金屬鈦，故填：稀鹽酸、過濾。