Question

金属钛因为有神奇的性能越来越引起人们的关注，常温下钛不与非金属及强酸反应，加热时却可以和常见的非金属单质反应．钛是航空、军工、电力等领域的重要原材料．地壳中的含钛矿石之一是金红石（TiO₂），目前大规模生产钛的方法是：
（1）使金红石与碳粉混合，在高温条件下反应，再通入氯气，制得TiCl₄和一种可燃性气体．
该反应的化学方程式为    ．该反应的还原剂是    ．
（2）在氩气的气流中，高温下用过最的镁跟TiCl₄反应制得钛．写出此反应的化学方程式：    ．
（3）从上述反应的混合物中分离出金属钛．请写出简要的分离步骤和相关的化学方程式：    ．

Answer 1

【答案】分析：根据题意，题目旨在分析所给信息找出反应发生的过程，用化学方程式表示反应．解答此类问题时，主要抓住反应物、生成物和反应条件的辨别和分析，正确书写有关物质的化学式，一般配平过程不会太复杂．
本题还涉及混合物的分离的实验设计，使用化学方法分离混合物时选用的化学试剂应只与混合物中杂质反应，并且反应后不带来新的杂质．
解答：解：（1）根据“金红石、炭粉混合在高温条件下通入氯气”的叙述，得知反应物是三种物质金红石、炭粉和氯气在高温下反应发生的；又“制得TiCl₄和一种可燃性气体”可知生成两种物质，其中可燃性气体的确定为本问题的难点．根据反应前后元素种类不变，反应前含C、O、Ti、Cl四种元素，反应后只能明确在TiCl₄中含有Ti、Cl两种元素，所以判断可燃性气体应含有C、O两种元素．由C、O元素组成的可燃性气体为CO气体．故答案为：TiO₂+2Cl₂+2C TiCl₄+2CO；
（2）题中明确说明“在氩气的保护下”说明此反应中稀有气体氩气只作为保护气并不参加反应，所以氩气不是该反应的反应物，反应的反应物为TiCl₄和镁．对于生成物，题中信息只告知“制得金属钛”，其他生成物需要自己分析解决．而题中对此反应没有更多介绍信息，因此在分析反应时可借助“金属（Mg）和盐（TiCl₄）发生置换反应”的规律解答．故答案为：TiCl₄+2Mg Ti+2MgCl₂；
（3）“产物”是由制得的金属钛、生成的氯化镁和因加过量而剩余的镁三种物质所组成．要分离出金属钛，可先使用水溶解氯化镁除去产物中的氯化镁杂质，然后利用钛常温下不与酸反应的性质，把混合物放入足量稀盐酸，除去产物中过量的镁，最后洗涤干燥即得较为纯净的金属钛．
故答案为：
（1）T1O₂+2C+2C1₂TiCl₄+2CO；碳；
（2）2Mg+TiCl₄2MgCl₂+Ti
（3）：①将混合物溶于水，过滤②在滤渣中加入过量稀盐酸，过滤③洗涤、烘干．
Mg+2HCl═MgCl₂+H₂↑
点评：初中化学中“可燃性气体”主要有一氧化碳、氢气、甲烷三种气体．