Question

鈦（Ti）因為具有神奇的性能越來越引起人們的關注，常溫下鈦不和非金屬、強酸反應，紅熱時，卻可與常見的非金屬單質反應，鈦是航空、軍事、電力等方面的必需原料。地殼中含鈦鐵礦石之一是金紅石（TiO₂），目前大規模生產鈦的方法是：

第一步：金紅石、炭粉混合，在高溫條件下，通入Cl₂制得TiCl₄和一種可燃氣體，該反應的化學方程式為__________________________________________________________，該反應的還原劑是__________。

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）寫出此反應的化學方程式____________________________________________________。

（2）簡述從上述所得產物中獲得金屬鈦的步驟。

__________________________________________________________________

Answer 1

思路解析：（1）第一步反應的反應物有TiO₂、Cl₂和C，產物有TiCl₄和另一種可燃氣體，從元素守恒來看，可燃氣體中只能有C和O，那么它是CO還是CO₂呢？在高溫條件下，CO₂的穩定性不如CO，即在高溫條件下應為CO。第二步反應是置換反應，比較容易給出方程式。

（2）反應中可能用到過量的金屬鎂，因鈦不溶于強酸，所以可以用強酸將鎂與鈦分離開。

答案：第一步：TiO₂+2C+2Cl₂TiCl₄+2CO   C  第二步：（1）2Mg+TiCl₄2MgCl₂+Ti

（2）因鈦不與強酸反應，所以可將上述產物溶于過量的鹽酸中，然后過濾洗滌，即可得到純凈的鈦。