Question

鈦（Ti）因為具有許多神奇的性能而越來越引起人們的關注，常溫下Ti不和非金屬、強酸反應，紅熱時，卻可與許多非金屬單質反應，鈦是航空、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）．
     目前大規模生產鈦的方法是：首先將金紅石、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，該步反應的化學方程式是

 

．第二是在氬氣的氣氛中，用過量的鎂在加熱條件下與TiCl₄反應，制得金屬鈦．
（1）此反應的化學方程式為

 

；
（2）如何由上述所得產物中獲得純凈金屬鈦，簡述主要實驗步驟

 

．

Answer 1

分析：根據金紅石的化學式，利用金紅石、炭粉混合在高溫條件下通入氯氣制得TiCl₄和一種可燃性氣體可推出氣體并書寫化學反應方程式；
（1）根據信息在氬氣的氣氛中，用過量的鎂在加熱條件下與TiCl₄反應，制得金屬鈦來書寫化學反應方程式；
（2）根據常溫下Ti不和非金屬、強酸反應，而鎂與稀鹽酸反應，則利用鹽酸處理后過濾來獲得純凈金屬鈦．

解答：解：因金紅石的化學式為TiO₂，由金紅石、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，根據元素守恒可推測可燃性氣體為CO，
則該反應為TiO₂+2C+2Cl₂

高溫  .

TiCl₄+2CO，故答案為：TiO₂+2C+2Cl₂

高溫  .

TiCl₄+2CO；
（1）由過量的鎂在加熱條件下與TiCl₄反應，制得金屬鈦，則由元素守恒可知另一生成物為氯化鎂，故答案為：2Mg+TiCl₄、

氬氣  .

△

2MgCl₂+Ti；
（2）因常溫下Ti不和非金屬、強酸反應，所得產物Ti中混有過量Mg，則除去鎂可利用稀鹽酸，因鎂能與鹽酸反應，則可將鈦中的鎂除去而得到
純凈金屬鈦，故答案為：常溫下用稀鹽酸除去過量的Mg，然后過濾，用蒸餾水洗滌濾出的固體即可得純凈金屬鈦．

點評：本題利用信息來考查學生金屬的冶煉，學生應注意利用習題中的信息把握好反應的條件、反應物、生成物等來完成化學反應方程式的書寫．