Question

【題目】金屬鈦（Ti）因?yàn)槌�溫下不與酸、堿反應(yīng)等優(yōu)良性能，被譽(yù)為“未來(lái)金屬”。金屬鈦是航空、宇航、軍工、電力等方面的必需原料。由釩鈦磁鐵礦提取金屬鈦的主要工藝過(guò)程如圖，請(qǐng)根據(jù)圖示回答下列問(wèn)題：

（1）釩鈦磁鐵礦的主要成分是FeTiO3（鈦酸亞鐵），其中鈦的化合價(jià)為_______價(jià)。

（2）TiO2、炭粉混合在高溫條件下通入氯氣得TiCl4和一種可燃性氣體，該步驟發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為：_________。

（3）在氬氣的氣氛下，用過(guò)量的鎂在加熱條件下與TiCl4反應(yīng)制得金屬鈦。

①此反應(yīng)的化學(xué)方程式為：____________；

②此過(guò)程中，氬氣的作用是__________；

③該步驟所得金屬鈦中通常混有少量的雜質(zhì)是______， 提純金屬鈦的主要實(shí)驗(yàn)步驟是：先向產(chǎn)物中加入足量的_________充分反應(yīng)后，再進(jìn)行_______（填操作名稱）、洗滌、干燥得金屬鈦。有關(guān)反應(yīng)的化學(xué)方程式為________。

Answer 1

【答案】+4 TiO2+2C+2Cl2TiCl4 + 2CO↑ TiCl4+2MgTi+2MgCl2 做保護(hù)氣，防止金屬被氧化 鎂 稀硫酸（或稀鹽酸） 過(guò)濾 Mg+H2SO4==MgSO4+H2↑

【解析】

（1）根據(jù)在化合物中正負(fù)化合價(jià)代數(shù)和為零，設(shè)鈦酸亞鐵（FeTiO3）中鈦元素的化合價(jià)為x：可得（+2）+x+（-2）×3=0，x=+4；

（2）在高溫時(shí)， TiO2與炭粉混合并通入氯氣制得TiCl4和一種可燃?xì)怏w，由質(zhì)量守恒定律，反應(yīng)前后元素種類不變，該氣體是一氧化碳，反應(yīng)的化學(xué)方程式為：TiO2+2C+2Cl2

TiCl4+2CO↑；

（3）①鎂是活潑金屬，在沒(méi)有氧氣、氮?dú)獯嬖诘臈l件下可以還原TiCl4，反應(yīng)的方程式為TiCl4+2MgTi+2MgCl2；②此過(guò)程中，氬氣的作用是保護(hù)氣，防止金屬被氧化；③因?yàn)殒V過(guò)量，所以混有的少量雜質(zhì)為鎂，根據(jù)題意，鈦不能與酸反應(yīng)，而鎂是氫前活潑金屬，能與酸反應(yīng)，故要除去鎂，可加入足量稀硫酸，然后過(guò)濾、洗滌、干燥即可，反應(yīng)方程式為Mg+H2SO4==MgSO4+H2↑。