Question

【題目】鈦及其合金具有密度小，強度高，耐腐蝕等優良性能，被廣泛用于航天、航空、航海、石油化工、醫藥等部門，因此，鈦被譽為第三金屬和戰略金屬。從鈦鐵礦提取金屬鈦(海綿鈦)的主要工藝過程如下：

(1)鈦鐵礦的主要成分是FeTiO3，第一步發生的反應：FeTiO3+CTiO2+Fe+CO↑，在FeTiO3(鈦酸亞鐵)中，鈦的化合價為________。

(2)第二步：二氧化鈦在高溫下與焦炭、氯氣反應生成四氯化鈦和一氧化碳，寫出化學方程式：___________，還原產物是____________。

(3)用鎂在高溫下還原四氯化鈦，該反應的環境要求是__________；寫出化學方程式：___________。

(4)菱鎂礦(主要成分是碳酸鎂)煅燒后與焦炭混合在氯化器中高溫下通入氯氣生成氯化鎂，電解熔融氯化鎂得到鎂。

①寫出菱鎂礦煅燒及氯化制取氯化鎂的化學方程式：______________；

②寫出電解熔融氯化鎂的電解方程式：____________________。

Answer 1

【答案】＋4價 TiO2+2C+2Cl2TiCl4+2CO 四氯化鈦 惰性氣體保護或隔絕空氣 2Mg+TiCl42MgCl2+Ti MgCO3MgO+CO2↑，MgO+Cl2+CMgCl2+CO MgCl2(熔融)Mg+Cl2↑

【解析】

(1)根據化合物中元素正、負化合價代數和等于0分析；

(2)根據質量守恒定律書寫反應方程式，結合元素化合價降低，獲得電子，被還原，產生還原產物分析判斷；

(3)根據鎂活潑，容易失去電子被氧化，分析判斷反應環境，根據氧化還原反應中電子守恒、原子守恒，書寫反應方程式；

(4)碳酸鎂煅燒分解產生MgO、CO2，MgO與Cl2、C在高溫下反應產生MgCl2和CO；電解熔融MgCl2反應產生金屬Mg和Cl2。

(1)在鈦酸亞鐵FeTiO3中，Fe化合價為+2價，O為-2價，根據化合物中元素化合價代數和等于0，可知鈦的化合價為+2+x=3×2=+6，所以x=+4價；

(2)二氧化鈦在高溫下與焦炭、氯氣反應生成四氯化鈦和一氧化碳，反應方程式為：TiO2+2C+2Cl2TiCl4+2CO，在該反應中，Cl元素化合價由反應前Cl2中的0價變為反應后TiCl4中的-1價，化合價降低，獲得電子，被還原，產生還原產物，所以還原產物是TiCl4；

(3)鎂是比較活潑的金屬，容易失去電子被氧化，所以用鎂在高溫下還原四氯化鈦，該反應的環境要求是惰性氣體保護或隔絕空氣，反應的化學方程式為：2Mg+TiCl42MgCl2+Ti；

(4)①菱鎂礦煅燒分解產生氧化鎂和二氧化碳，反應方程式為：MgCO3MgO+CO2↑；氧化鎂與氯氣及碳單質在高溫下反應產生氯化鎂和一氧化碳，反應的化學方程式：MgO+Cl2+CMgCl2+CO；

②氯化鎂是離子化合物，在高溫下電解熔融氯化鎂，反應產生鎂和氯氣，電解方程式為：MgCl2(熔融)Mg+Cl2↑。