Question

金屬鈦（Ti）硬度大、熔點高、耐腐蝕，被譽為“未來金屬”．由鈦鐵礦（主要成分為FeTiO₃），經(jīng)過一系列反應制備鈦和納米TiO₂的主要生產過程如圖：（反應的部分生成物已略去）
（1）鈦酸亞鐵（FeTiO₃）中鈦元素的化合價為

 

價；
（2）反應②生成TiCl₄和一種有毒的氣體，該氣體是一種氧化物，其化學式為

 

；
（3）反應③屬于置換反應，寫出該反應的化學方程式：

 

；
（4）生產過程中的反應可能是分解反應的是

 

（填序號）；
（5）近年來，利用電解熔融TiO₂的方法來制備金屬鈦獲得成功．從能量的角度分析，工業(yè)上利用該方法制備鈦的主要缺點是

 

．

Answer 1

考點：物質的相互轉化和制備,有關元素化合價的計算,分解反應及其應用,質量守恒定律及其應用,書寫化學方程式、文字表達式、電離方程式

專題：物質的制備

分析：（1）根據(jù)鈦酸亞鐵的FeTiO₃化學式及化合物中元素化合價的代數(shù)和為零計算鈦的化合價；
（2）根據(jù)質量守恒定律分析有毒的氣體氧化物的化學式．
（3）根據(jù)TiCl₄在高溫下與足量Mg反應生成金屬Ti以及質量守恒定律書寫方程式；
（4）根據(jù)生產過程中的反應特點分析判斷；
（5）電解熔融TiO₂的方法來制備金屬鈦需要消耗大量的電能．

解答：解：（1）在化學FeTiO₃中，因化合物中元素化合價的代數(shù)和為0，所以鈦的化合價為0-（+2）-（-2）×3=+4；
（2）由于TiO₂、C和Cl₂反應生成了TiCl₄和一種有毒的氣體，該氣體是一種氧化物，由質量守恒定律可知，該物質含有碳元素和氧元素，應是一氧化碳，其化學式為：CO；
（3）TiCl₄在高溫下與足量Mg反應生成金屬Ti．根據(jù)質量守恒定律可知，還應有氯化鎂，所以方程式是：2Mg+TiCl₄

高溫  .

2MgCl₂+Ti．
（4）由反應的流程可知．H₂TiO₃煅燒生成了TiO₂和水，屬于分解反應．
（5）電解熔融TiO₂的方法來制備金屬鈦需要消耗大量的電能．這是工業(yè)上制備鈦的主要缺點．
故答為：（1）+4；（2）CO；（3）2Mg+TiCl₄

高溫  .

2MgCl₂+Ti；（4）⑤；（5）消耗大量的電能．

點評：化學與生產、生活是密不可分的，與生產、生活相關的知識也就成了考查熱點之一，在學習中要注意理論聯(lián)系實際，運用化學知識去解決實際問題．