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、軍工、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和一種可燃性氣體。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取金屬鈦的步驟。

Answer 1

第一步：TiO₂＋2C＋Cl₂TiCl₂＋2CO；C。第二步：（1）2Mg＋TiCl₄＝2MgCl₂＋Ti

（2）將還原后的產物溶于過量的鹽酸中，過濾、洗滌，即可得到純凈的鈦。

解析:

因為鈦①常溫時不與非金屬、強酸反應，②紅熱時可與常見非金屬單質反應，可類比一般不活潑金屬氧化物，選用碳作還原劑制得金屬，金屬與Cl₂生成氯化物。兩反應合并的化學方程式為TiO₂+2C+2Cl₂TiCl₄+2CO。

第二步：（1）Mg為活潑金屬在氬氣作為保護氣的環境中還原TiCl₄：2Mg＋TiCl₄＝2MgCl₂＋Ti。（2）還原出的Ti與Mg混合，分離時用強酸，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，即可得到純凈鈦。