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),加熱時,卻可與許多常見非金屬單質(zhì)反應(yīng),鈦時航空、宇航、軍工、電力等方面的必需原料,地殼中含鈦礦石之一稱金紅石(TiO2)目前大規(guī)模生產(chǎn)鈦的方法是:
第一步:金紅石、碳粉混合在高溫條件下通入氯氣制得TiCl4 和一種可燃性氣體,該步發(fā)生的反應(yīng)的化學(xué)方程式是: .
第二步:在氬氣的氣氛中,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)反應(yīng)后的固體混合物中除了含有金屬鈦,還有 ,用 溶解后經(jīng)過濾、洗滌、干燥后可以得到純凈的金屬鈦.
【答案】
分析:根據(jù)金紅石的化學(xué)式,利用金紅石、炭粉混合在高溫條件下通入氯氣制得TiCl
4和一種可燃性氣體可推出氣體并書寫化學(xué)反應(yīng)方程式;
(1)根據(jù)信息在氬氣的氣氛中,用過量的鎂在加熱條件下與TiCl
4反應(yīng),制得金屬鈦來書寫化學(xué)反應(yīng)方程式;
(2)根據(jù)常溫下Ti不和非金屬、強(qiáng)酸反應(yīng),而鎂與稀鹽酸反應(yīng),則利用鹽酸處理后過濾來獲得純凈金屬鈦.
解答:解:第一步:因金紅石的化學(xué)式為TiO
2,由金紅石、炭粉混合在高溫條件下通入氯氣制得TiCl
4和一種可燃性氣體,根據(jù)元素守恒可推測可燃性氣體為CO,則該反應(yīng)為TiO
2+2C+2Cl
2TiCl
4+2CO,
第二步:(1)由過量的鎂在加熱條件下與TiCl
4反應(yīng),制得金屬鈦,則由元素守恒可知另一生成物為氯化鎂,方程式為:2Mg+TiCl
42MgCl
2+Ti;
(2)因常溫下Ti不和非金屬、強(qiáng)酸反應(yīng),所得產(chǎn)物Ti中混有過量Mg,則除去鎂可利用稀鹽酸,因鎂能與鹽酸或稀硫酸反應(yīng),則可將鈦中的鎂除去而得到純凈金屬鈦;
故答案為:第一步:TiO
2+2C+2Cl
2 TiCl
4+2CO;
第二步:(1)2Mg+TiCl
4 2MgCl
2+Ti;
(2)鎂和氯化鎂;稀鹽酸或稀硫酸;
點(diǎn)評:本題利用信息來考查學(xué)生金屬的冶煉,學(xué)生應(yīng)注意利用習(xí)題中的信息把握好反應(yīng)的條件、反應(yīng)物、生成物等來完成化學(xué)反應(yīng)方程式的書寫.