Question

5．金屬鈦（Ti）硬度大、熔點(diǎn)高、耐腐蝕，被譽(yù)為“未來金屬”，鈦合金因具有強(qiáng)度高、耐蝕性好、耐熱性高等特點(diǎn)而被廣泛用于各個(gè)領(lǐng)域．鈦酸亞鐵（FeTiO₃）經(jīng)過一系列反應(yīng)制備鈦和納米TiO₂，主要生成過程如圖：

（1）鈦酸亞鐵中鈦元素的化合價(jià)為+4；
（2）反應(yīng)②生成TiCl₄和一種有毒的氣體，該氣體是一種氧化物，其化學(xué)式為CO；
（3）反應(yīng)③屬于置換反應(yīng)，寫出該反應(yīng)的化學(xué)方程式：TiCl₄+2Mg$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$Ti+2MgCl₂；
（4）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(diǎn)是消耗大量的電能，浪費(fèi)能源；
（5）鈦合金屬于金屬材料（填“合成材料”或“金屬材料”）．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)在化合物中正負(fù)化合價(jià)代數(shù)和為零，進(jìn)行分析解答．
（2）根據(jù)質(zhì)量守恒定律，反應(yīng)前后元素種類不變，進(jìn)行分析解答．
（3）③中反應(yīng)，即鎂與TiCl₄在高溫條件下反應(yīng)生成氯化鎂和鈦，寫出反應(yīng)的化學(xué)方程式即可．
（4）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，進(jìn)行分析解答．
（5）根據(jù)金屬材料包括純金屬和合金，進(jìn)行分析解答．

解答 解：（1）鈦酸亞鐵中鐵元素顯+2價(jià)，氧元素顯-2價(jià)，設(shè)鈦元素的化合價(jià)是x，根據(jù)在化合物中正負(fù)化合價(jià)代數(shù)和為零，可得：（+2）+x+（-2）×3=0，則x=+4價(jià)．
（2）反應(yīng)②是碳與氯氣、二氧化鈦反應(yīng)，生成TiCl₄和一種有毒的氣體，該氣體是一種氧化物，由質(zhì)量守恒定律，反應(yīng)前后元素種類不變，該氣體是一氧化碳，其化學(xué)式為：CO．
（3）③中反應(yīng)，即鎂與TiCl₄在高溫條件下反應(yīng)生成氯化鎂和鈦，反應(yīng)的化學(xué)方程式TiCl₄+2Mg$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$Ti+2MgCl₂．
（4）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，該方法消耗大量的電能，浪費(fèi)能源．
（5）鈦合金屬于合金，屬于金屬材料．
故答案為：（1）+4；（2）CO；（3）TiCl₄+2Mg$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$Ti+2MgCl₂；（4）消耗大量的電能，浪費(fèi)能源；（5）金屬材料．

點(diǎn)評(píng) 本題難度不大，理解制備鈦和納米TiO₂的工藝流程，掌握化合價(jià)的原則、化學(xué)方程式的書寫方法、質(zhì)量守恒定律等是正確解答本題的關(guān)鍵．