Question

9．金屬鈦具有密度小，強度高，耐腐蝕，無毒等優(yōu)點，已廣泛應(yīng)用于航空航天工業(yè)，并逐步進入了化工、船舶、汽車、體育器材、醫(yī)療等民用領(lǐng)域，并顯示出了巨大的發(fā)展?jié)摿Γ�還原法是工業(yè)上冶煉鈦常用方法之一，該方法是以金紅石（主要含TiO₂）或TiO₂為原料來制取，其主要工藝流程如圖：

試回答下列問題：
（1）已知反應(yīng)①通常在800～900℃的條件下進行，產(chǎn)物中有一種可燃性無色氣體，其中當有1mol Cl₂完全反應(yīng)時，參加反應(yīng)的還原劑的物質(zhì)的量為1mol．
（2）反應(yīng)②通常在800℃的條件下進行，通入氬氣的目的是防止Mg在高溫下與空氣中O₂、CO₂等反應(yīng)；分離反應(yīng)②的產(chǎn)物所得到的海綿鈦中�；煊猩倭侩s質(zhì)，應(yīng)如何除去雜質(zhì)？①加入過量的稀鹽酸②過濾③洗滌、干燥固體（簡述操作過程）．
（3）在上述工藝流程中可以循環(huán)使用的物質(zhì)是Mg、Cl₂．

Answer 1

分析 金紅石中加入焦炭，通入氯氣發(fā)生反應(yīng)生成TiCl₄，同時生成CO，在TiCl₄中通入氬氣、氯氣，得到Ti、MgCl₂，電解氯化鎂可的得到鎂，海綿鈦經(jīng)熔融可得到鈦錠，
（1）反應(yīng)①通常在800～900℃的條件下進行，反應(yīng)的方程式為2C+2Cl₂+TiO₂$\frac{\underline{\;800-900℃\;}}{\;}$2CO+TiCl₄，結(jié)合方程式計算；
（2）用Mg還原TiCl₄制金屬鈦取過程中必須在1070K的溫度下進行，而在此溫度下鎂、鈦都會與氧氣反應(yīng)；金屬鈦中混有少量雜質(zhì)鎂，由題給信息知鈦的化學活性很小，僅能與氧氣等幾種物質(zhì)起反應(yīng)，而與稀鹽酸或稀硫酸等不反應(yīng)；
（3）流程中用到Mg、Cl₂，電解氯化鎂可生成Mg、Cl₂，則二者可循環(huán)使用．

解答 解：金紅石中加入焦炭，通入氯氣發(fā)生反應(yīng)生成TiCl₄，同時生成CO，在TiCl₄中通入氬氣、氯氣，得到Ti、MgCl₂，電解氯化鎂可的得到鎂，海綿鈦經(jīng)熔融可得到鈦錠，
（1）反應(yīng)①通常在800～900℃的條件下進行，反應(yīng)的方程式為2C+2Cl₂+TiO₂$\frac{\underline{\;800-900℃\;}}{\;}$2CO+TiCl₄，反應(yīng)中C為還原劑，1mol Cl₂完全反應(yīng)時，有1molC參加反應(yīng)，故答案為：1；
（2）用Mg還原TiCl₄制金屬鈦取過程中必須在1070K的溫度下進行，而在此溫度下鎂、鈦都會與氧氣反應(yīng)，所以反應(yīng)過程中通入氬氣的目的是防止Mg在高溫下與空氣中O₂、CO₂等反應(yīng)，金屬鈦中混有少量雜質(zhì)鎂，由題給信息知鈦的化學活性很小，僅能與氧氣等幾種物質(zhì)起反應(yīng)，而與稀鹽酸或稀硫酸等不反應(yīng)，所以實驗操作為①加入過量的稀鹽酸②過濾③洗滌、干燥固體，
故答案為：防止Mg在高溫下與空氣中O₂、CO₂等反應(yīng)；①加入過量的稀鹽酸②過濾③洗滌、干燥固體；
（3）流程中用到Mg、Cl₂，電解氯化鎂可生成Mg、Cl₂，則二者可循環(huán)使用，故答案為：Mg、Cl₂．

點評 本題考查物質(zhì)的制備實驗方案的設(shè)計，側(cè)重于學生的分析能力和實驗?zāi)芰Φ目疾�，為高考常見題型，難度中等，注意把握實驗的基本原理和物質(zhì)的性質(zhì)．