Question

（2013?崇安区二模）金属钛被称为铁和铝之后崛起的“第三金属”，它是航海、化工、医疗上不可缺少的材料．工业上用钛铁矿（主要成分FeTiO₃）制备金属钛的一种工艺流程如图所示．（部分产物略）
（1）钛铁矿的主要成分是钛酸亚铁（FeTiO₃），其中钛元素的化合价为

+4

价．
（2）步骤②分离出TiCl₄的方法，利用了TiCl₄与FeCl₃

沸点

的不同．
（3）④反应的化学方程式为

2Mg+TiCl₄

高温  .

2 MgCl₂+Ti

，该反应在氩气中进行的理由是

防止Mg、Ti被氧化

．
（4）绿色化学提倡物料循环．以上流程中，可用于循环的物质除Cl₂、Mg外，还有

MgCl₂

．

Answer 1

分析：（1）FeTiO₃中铁是亚铁，所以为+2价，而氧元素为-2价，根据化合物中化合价的代数和为零，可以求算钛元素的化合价．
（2）步骤②分离出TiCl₄的方法是蒸馏，蒸馏是分离沸点不同的液体的，在高温下TiCl₄与FeCl₃ 处于液态．
（3）④反应是镁和四氯化钛反应制取钛的反应，根据质量守恒定律，另外的物质一定含有镁和氯元素，则应该为氯化镁．即反应物为镁和四氯化钛，生成物为钛和氯化镁，条件是高温（写具体温度也可以）．由于反应时温度较高，同时生产过程氯气可能会混入其中，所以要在氩气中进行反应，从而防止镁和钛被氯气所氧化（利用的是氩气的稳定性）．
（4）在上述转化中，氯化镁是反应的原料，同时在过程中也生成了氯化镁，所以生成的氯化镁可以被循环利用．

解答：解：
（1）钛酸亚铁（FeTiO₃）中含有亚铁，所以铁的化合价为+2价，而氧元素为-2价，设钛的化合价为x．根据化合物中化合价的代数和为零可得，（+2）+x+（-2）×3=0，可得x=+4，即其中钛元素的化合价为+4价．
（2）步骤②分离出TiCl₄的方法，通过图可以看出，分离采取的是蒸馏的方法，蒸馏是利用物质的沸点不能同分离物质的，此时TiCl₄与FeCl₃都是高温下的液态的物质．
（3）④反应是镁和四氯化钛反应生成钛，同时根据质量守恒定律以及反应的环境，应该还生成氯化镁，反应温度是1220～1420℃即高温．化学方程式为 2Mg+TiCl₄

高温  .

2 MgCl₂+Ti（写具体温度也可），该反应在高温下进行，同时在原料中有具有强氧化性的氯气，所以用用性质稳定的氩气进行保护，防止镁和钛被氯气所氧化．
（4）在以上过程中，可以看出氯化镁是反应物，而在④反应中氯化镁是生成物，根据“绿色化学提倡物料循环”，氯化镁也能用于循环利用．
故答案为：（1）+4； （2）沸点；（3）2Mg+TiCl₄

高温  .

2 MgCl₂+Ti；防止Mg、Ti被氧化；（4）MgCl₂．

点评：从问题中思考反应或者操作的原理和方法，进而分析反应或者操作的注意事项．