Question

2．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TiO₂+2C+2Cl₂$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$TiCl₄+CO．
（2）在氩气的气流中，高温下用过量镁跟TiCl₄反应制得钛．写出此反应化学方程式：TiCl₄+2Mg$\frac{\underline{\;\;\;Ar\;\;\;}}{高温}$Ti+2MgCl₂．
（3）要制取0.24吨钛，理论上需要含TiO₂80%的金红石多少吨？

Answer 1

分析 在化学反应前后，元素的种类不变，根据这一规律，可以知道第一步和第二步反应的另一种生成物是什么物质．书写化学方程式时，必须熟悉反应物、生成物和反应条件，必须依据质量守恒定律的两个原则．根据化学方程式进行分析解答．

解答 解：（1）由于TiO₂、C、Cl₂混合物在高温条件下制得TiCl₄和一种可燃性气体，根据化学反应中元素种类不变的规律可知：该可燃气体含有碳、氧两种元素，由碳、氧两种元素组成的可燃物只有一氧化碳．因此TiO₂、C、Cl₂混合物在高温条件下反应生成TiCl₄和一氧化碳．该反应的化学方程式为：TiO₂+2C+2Cl₂ $\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$TiCl₄+2CO．故填：TiO₂+2C+2Cl₂$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$TiCl₄+CO；
（2）镁在加热条件下与TiCl₄反应生成金属钛；根据化学反应中元素种类不变的规律可知：还生成氯化镁．该反应的化学方程式为：TiCl₄+2Mg$\frac{\underline{\;\;\;Ar\;\;\;}}{高温}$Ti+2MgCl₂；
故填：TiCl₄+2Mg$\frac{\underline{\;\;\;Ar\;\;\;}}{高温}$Ti+2MgCl₂；
（3）由化学方程式：TiO₂+2C+2Cl₂$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$TiCl₄+CO；TiCl₄+2Mg$\frac{\underline{\;\;\;Ar\;\;\;}}{高温}$Ti+2MgCl₂；
可知：TiO₂--Ti
设制取0.24吨钛，理论上需要含TiO₂80%的金红石的质量为x，则
TiO₂--Ti
80     48
80%x   0.24t
$\frac{80}{48}=\frac{80%x}{0.24t}$
x=0.5t
答：要制取0.24吨钛，理论上需要含TiO₂80%的金红石0.5t．

点评 本题主要考查物质的推断和化学方程式的书写，此类题目关键是能根据题干信息确定反应物、生成物的名称与反应条件．