Question

金属钛是重要的航天、航海材料，钛因其硬度大，熔点高，常温下不和非金属、强酸反应，被 誉为“未来金属”。由钛铁矿（主要成分为钛酸亚铁，化学式为 FeTiO₃）、焦炭、氧气为原料，提取金属钛的主要工艺过程一般需要经过三个阶段：

（1）反应前需要将钛酸亚铁和焦炭磨成粉末状的原因是__________________；钛酸亚铁（FeTiO₃）中钛元素为_________价。

（2）反应①中焦炭除了作还原剂还原金属矿物外，另一个重要作用是____________________________。

（3）反应②中 TiO₂ 与 C、Cl₂ 在高温下反应，生成 TiCl₄ 和一种有毒气体，该气体是一种氧化物，其化学式为______________。

（4）高温条件下，镁可以与 TiCl₄  发生置换反应制得金属钛，请写出此反应的化学方程 式___________，该反应属于________________ 反应（基本反应类型），该反应需在氩气环境中进行，氩气起的作用是_______________。

（5）如何从反应③后的固体中获得金属钛：向固体中加入足量的__________，充分反应后_________，洗涤，干燥。

Answer

增大反应物的接触面积，使反应更充分，提高反应速率 +4 提供高温 CO 置换 做保护气，防止金属镁、金属钛被氧化 稀盐酸 过滤

【解析】

（1）反应前将钛酸亚铁和焦炭磨成粉末状，可以增大反应物的接触面积，使反应更充分，提高反应速率，故填：增大反应物的接触面积，使反应更充分，提高反应速率；

铁元素为+2价，氧元素为-2价，设钛酸亚铁（FeTiO3）中钛元素为x，根据化合物中，正、负化合价的代数和为零，可得：+2+x+（-2）×3=0，x=+4；

（2）焦炭与空气中的氧气在点燃的条件下反应生成二氧化碳，放出大量的热，故焦炭的另一个重要作用是：提供高温；

（3）反应②中TiO2与C、Cl2在高温下反应，生成 TiCl4 和一种有毒气体，该气体是一种氧化物，氧化物是由两种元素组成，其中一种元素为氧元素的化合物，根据质量守恒定律，化学反应前后，原子的种类和数目不变，可得该有毒气体为CO；

（4）高温条件下，镁与TiCl4发生置换反应生成金属钛和氯化镁，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；

该反应需在氩气环境中进行，因为氩气的化学性质不活泼，可以起到保护气的作用，防止镁和反应生成的金属钛在高温的条件下被氧化，故填：做保护气，防止金属镁、金属钛被氧化；

（5）因为钛不与强酸反应，镁能与稀盐酸反应，生成氯化镁和氢气，故向固体中加入足量的稀盐酸，充分反应后过滤， 洗涤，干燥，可得金属钛，故填：稀盐酸、过滤。