Question

金屬鈦因?yàn)橛猩衿娴男阅茉絹碓揭�起人們的關(guān)注，常溫下鈦不與非金屬及強(qiáng)酸反應(yīng)，加熱時(shí)卻可以和常見的非金屬單質(zhì)反應(yīng)．鈦是航空、軍工、電力等領(lǐng)域的重要原材料．地殼中的含鈦礦石之一是金紅石（TiO₂），目前大規(guī)模生產(chǎn)鈦的方法是：
（1）使金紅石與碳粉混合，在高溫條件下反應(yīng)，再通入氯氣，制得TiCl₄和一種可燃性氣體．
該反應(yīng)的化學(xué)方程式為    ．該反應(yīng)的還原劑是    ．
（2）在氬氣的氣流中，高溫下用過最的鎂跟TiCl₄反應(yīng)制得鈦．寫出此反應(yīng)的化學(xué)方程式：    ．
（3）從上述反應(yīng)的混合物中分離出金屬鈦．請(qǐng)寫出簡(jiǎn)要的分離步驟和相關(guān)的化學(xué)方程式：    ．

Answer 1

【答案】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)方法分離混合物時(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)．
解答：解：（1）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)物是三種物質(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．故答案為：TiO₂+2Cl₂+2C TiCl₄+2CO；
（2）題中明確說明“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．故答案為：TiCl₄+2Mg Ti+2MgCl₂；
（3）“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．
故答案為：
（1）T1O₂+2C+2C1₂TiCl₄+2CO；碳；
（2）2Mg+TiCl₄2MgCl₂+Ti
（3）：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↑
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．