Question

鈦（Ti）因?yàn)榫哂性S多神奇的性能而越來越引起人們的關(guān)注，常溫下鈦不和非金屬、強(qiáng)酸反應(yīng)，紅熱時(shí)，卻可與許多常見非金屬單質(zhì)反應(yīng)，鈦是航空、軍工、電力等方面的必需原料，地殼中含鈦礦石之一種稱為金紅石（TiO₂）礦石．目前大規(guī)模生產(chǎn)鈦的方法是：
第一步：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，該步反應(yīng)發(fā)生的化學(xué)方程式是______．
第二步：在氬氣的保護(hù)下，用過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______．
（2）如何由上述所得產(chǎn)物中獲得純凈金屬鈦？簡(jiǎn)述主要步驟并寫出有關(guān)化學(xué)方程式．

Answer 1

解：[第一步]根據(jù)“金紅石、炭粉混合在高溫條件下通入氯氣”的敘述，得知反應(yīng)是三種物質(zhì)金紅石、炭粉和氯氣在高溫下反應(yīng)發(fā)生的；又“制得TiCl₄和一種可燃性氣體”可知生成兩種物質(zhì)，其中可燃性氣體的確定為本問題的難點(diǎn)．根據(jù)反應(yīng)前后元素種類不變，反應(yīng)前含C、O、Ti、Cl四種元素，反應(yīng)后只能明確在TiCl₄中含有Ti、Cl兩種元素，所以判斷可燃性氣體應(yīng)含有C、O兩種元素．由C、O元素組成的可燃性氣體為CO氣體．
故答：TiO₂+2Cl₂+2CTiCl₄+2CO；
[第二步]（1）題中明確“在氬氣的保護(hù)下”說明此反應(yīng)中稀有氣體氬氣只作為保護(hù)氣并不參加反應(yīng)，所以氬氣不是該反應(yīng)的反應(yīng)物，反應(yīng)的反應(yīng)物為TiCl₄和鎂．對(duì)于生成物，題中信息只告知“制得金屬鈦”，其他生成物需要自己分析解決．而題中對(duì)此反應(yīng)沒有更多介紹信息，因此在分析反應(yīng)時(shí)可借助“金屬（Mg）和鹽（TiCl₄）發(fā)生置換反應(yīng)”的規(guī)律解答．
故答：TiCl₄+2MgTi+2MgCl₂；
（2）“產(chǎn)物”是由制得的金屬鈦、生成的氯化鎂和因加過量而剩余的鎂三種物質(zhì)所組成．要分離出金屬鈦，可先使用水溶解氯化鎂除去產(chǎn)物中的氯化鎂雜質(zhì)，然后利用鈦常溫下不與酸反應(yīng)的性質(zhì)，把混合物放入足量稀鹽酸，除去產(chǎn)物中過量的鎂，最后洗滌干燥即得較為純凈的金屬鈦．
故答：①將混合物溶于水，過濾②在濾渣中加入過量稀鹽酸，過濾③洗滌、烘干．Mg+2HCl=MgCl₂+H₂↑
分析：根據(jù)題意，題目旨在分析所給信息找出反應(yīng)發(fā)生的過程，用化學(xué)方程式表示反應(yīng)．解答此類問題時(shí)，主要抓住反應(yīng)物、生成物和反應(yīng)條件的辨別和分析，正確書寫有關(guān)物質(zhì)的化學(xué)式，一般配平過程不會(huì)太復(fù)雜．
本題還涉及混合物的分離的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，使用化學(xué)方法分離混合時(shí)選用的化學(xué)試劑應(yīng)只與混合物中雜質(zhì)反應(yīng)，并且反應(yīng)后不帶來新的雜質(zhì)．
點(diǎn)評(píng)：初中化學(xué)中“可燃性氣體”主要有一氧化碳、氫氣、甲烷三種氣體．