Question

钛和钛合金被认为是21世纪的重要金属材料，他们具有很多优良的性能，如熔点高，密度小，可塑性好等。以钛铁矿（主要成分为 FeTiO₃同时含有少量的Fe₂O₃、FeO等）为原料制TiO₂，再由TiO₂制金属Ti的工艺流程如图：

查阅资料：钛、镁在高温下能与空气中的氧气、二氧化碳等反应。

（1）硫酸氧钛（TiOSO₄）中钛元素的化合价为_____；

（2）工艺流程中，操作2是_____，在该操作中要用到的玻璃仪器有:烧杯、漏斗、_______。

（3）该流程中的水解属于_____变化（选填“物理”或“化学”）

（4）工业上常在高温和氩气氛围中用TiCl₄来制备金属Ti，其反应方程式为_________，该反应属于______（填基本反应类型）， 其中氩气的目的是______________。

（5）TiO₂与焦炭、氯气在高温下反应制取TiCl₄，该反立中氯气和碳的质量按71：12的比例恰好完全反应同时生成某种剧毒气体，反应的化学方程式为________________。

Answer

+4 过滤 玻璃棒 化学 置换反应 做保护气

【解析】

（1）氧元素通常为-2价，硫酸根离子通常为-2价，设硫酸氧钛中钛元素的化合价为x，根据化合物中，正、负化合价的代数和为零，可得：x+（-2）+（-2）=0，x=+4；

（2）操作2实现了固液分离，故操作2是过滤；

过滤中要用到的玻璃仪器有：烧杯、漏斗、玻璃棒；

（3）该流程中水解有新物质生成，属于化学变化；

（4）由图可知，Mg和TiCl4在高温和氩气氛围中反应生成了金属Ti和氯化镁，该反应的化学方程式为：；

该反应符合“一种单质与一种化合物反应生成另一种单质和另一种化合物”的反应，属于置换反应；

在高温环境中，镁和生成的金属Ti容易被氧化，故氩气的目的是：做保护气；

（5）TiO2与焦炭、氯气在高温下反应制取TiCl4，该反立中氯气和碳的质量按71：12的比例恰好完全反应同时生成某种剧毒气体，故氯气和碳的化学计量数之比为：，根据质量守恒定律，化学反应前后，原子的种类和数目不变，故生成的剧毒气体为CO，该反应的化学方程式为：。