Question

【題目】金屬鈦（Ti）因為常溫下不與酸、堿反應等優良性能，被譽為“未來金屬”。金屬鈦是航空、宇航、軍工、電力等方面的必需原料。由釩鈦磁鐵礦提取金屬鈦的主要工藝過程如圖，請根據圖示回答下列問題：

（1）釩鈦磁鐵礦的主要成分是FeTiO3（鈦酸亞鐵），其中鈦的化合價為_______價。

（2）TiO2、炭粉混合在高溫條件下通入氯氣得TiCl4和一種可燃性氣體，該步驟發生反應的化學方程式為：_________。

（3）在氬氣的氣氛下，用過量的鎂在加熱條件下與TiCl4反應制得金屬鈦。

①此反應的化學方程式為：____________；

②此過程中，氬氣的作用是__________；

③該步驟所得金屬鈦中通常混有少量的雜質是______， 提純金屬鈦的主要實驗步驟是：先向產物中加入足量的_________充分反應后，再進行_______（填操作名稱）、洗滌、干燥得金屬鈦。有關反應的化學方程式為________。

Answer 1

【答案】+4 TiO2+2C+2Cl2TiCl4 + 2CO↑ TiCl4+2MgTi+2MgCl2 做保護氣，防止金屬被氧化 鎂 稀硫酸（或稀鹽酸） 過濾 Mg+H2SO4==MgSO4+H2↑

【解析】

（1）根據在化合物中正負化合價代數和為零，設鈦酸亞鐵（FeTiO3）中鈦元素的化合價為x：可得（+2）+x+（-2）×3=0，x=+4；

（2）在高溫時， TiO2與炭粉混合并通入氯氣制得TiCl4和一種可燃氣體，由質量守恒定律，反應前后元素種類不變，該氣體是一氧化碳，反應的化學方程式為：TiO2+2C+2Cl2

TiCl4+2CO↑；

（3）①鎂是活潑金屬，在沒有氧氣、氮氣存在的條件下可以還原TiCl4，反應的方程式為TiCl4+2MgTi+2MgCl2；②此過程中，氬氣的作用是保護氣，防止金屬被氧化；③因為鎂過量，所以混有的少量雜質為鎂，根據題意，鈦不能與酸反應，而鎂是氫前活潑金屬，能與酸反應，故要除去鎂，可加入足量稀硫酸，然后過濾、洗滌、干燥即可，反應方程式為Mg+H2SO4==MgSO4+H2↑。