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，常溫下鈦不和非金屬、強酸反應，加熱時，卻可與許多常見非金屬單質反應，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）目前大規模生產鈦的方法是：
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，該步發生的反應的化學方程式是：________．
第二步：在氬氣的氣氛中，用過量的鎂在加熱條件下與TiCl₄反應制得金屬鈦．
（1）此反應的化學方程式：________；
（2）反應后的固體混合物中除了含有金屬鈦，還有________，用________溶解后經過濾、洗滌、干燥后可以得到純凈的金屬鈦．

Answer 1

解：第一步：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+2Cl₂TiCl₄+2CO，
第二步：（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，方程式為：2Mg+TiCl₄2MgCl₂+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，因鎂能與鹽酸或稀硫酸反應，則可將鈦中的鎂除去而得到純凈金屬鈦；
故答案為：第一步：TiO₂+2C+2Cl₂ TiCl₄+2CO；
第二步：（1）2Mg+TiCl₄ 2MgCl₂+Ti；
（2）鎂和氯化鎂；稀鹽酸或稀硫酸；
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．
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．