Question

钛有强度高和质地轻的优点，广泛应用于飞机制造业等．工业上利用钛铁矿，其主要成分为钛酸亚铁（FeTiO₃）制备钛金属，工业流程如下：
已知：Ti与TiO₂化学性质稳定，不溶于稀硫酸、稀盐酸等．

（1）请写出FeTiO₃与稀盐酸反应的离子方程式：

 

．
（2）请写出“熔融氧化”的化学方程式：

 

．
（3）电解氯化镁的阴极反应式为：

 

，可循环利用的物质为：

 

（填化学式）．
（4）热还原法中能否改用钠代替镁作还原剂：

 

（填“能”或“不能”）；原因为：

 

．
（5）用此方法制备得到的Ti金属常混有MgCl₂和Mg，除杂试剂是

 

（填化学式）．

Answer 1

考点：物质的分离、提纯的基本方法选择与应用

专题：实验设计题

分析：（1）钛铁矿的主要成分为钛酸亚铁（FeTiO₃），根据流程可知，钛酸亚铁与稀盐酸反应生成了氯化亚铁和二氧化钛；
（2）二氧化钛与碳、氯气在1300℃-1500℃熔融氧化生成一氧化碳和四氯化钛，据此写出反应的化学方程式；
（3）电解熔融氯化镁，阴极镁离子得到电子生成金属镁；电解氯化镁生成的氯气和镁可以循环利用；
（4）根据钠与金属镁的还原性强弱进行解答；
（5）根据金属钛不溶于稀硫酸、稀盐酸选用除杂试剂．

解答： 解：（1）根据工艺流程可知，FeTiO₃与稀盐酸反应生成了氯化亚铁和二氧化钛，反应的离子方程式为：FeTiO₃+2H⁺

120℃  .

Fe²⁺+TiO₂+H₂O，
故答案为：FeTiO₃+2H⁺

120℃  .

Fe²⁺+TiO₂+H₂O；
（2）二氧化钛的“熔融氧化”为：二氧化钛与碳、氯气在1300℃-1500℃熔融氧化生成一氧化碳和四氯化钛，反应的化学方程式为：TiO₂+2C+2Cl₂

1300℃-1500℃  .

TiCl₄+2CO，
故答案为：TiO₂+2C+2Cl₂

1300℃-1500℃  .

TiCl₄+2CO；
（3）电解熔融的氯化镁，阴极镁离子得到电子发生还原反应生成金属镁，电极反应式为：Mg²⁺+2e^-=Mg；电解熔融氯化镁生成金属镁和氯气，根据流程可知，金属镁和氯气都可以循环利用，
故答案为：Mg²⁺+2e^-=Mg； Cl₂和Mg；
（4）由于钠的还原性强于镁，所以热还原法中可以改用钠代替镁作还原剂，
故答案为：能；钠的还原性比镁强；
（5）金属钛不溶于稀盐酸、稀硫酸，而杂质镁能够与稀盐酸、稀硫酸反应，故可以使用稀盐酸或稀硫酸为除杂试剂，除去钛中混有的杂质镁，
故答案为：HCl（填写H₂SO₄、HNO₃均可）．

点评：本题考查了物质的分离与提纯、物质制备实验方案的设计，题目难度中等，注意掌握常见物质的分离与提纯方法，明确生成流程为解答本题的关键，试题培养了学生的分析、理解能力及灵活应用所学知识的能力．