Question

【題目】鈦和鈦合金被認為是 21 世紀的重要金屬材料，他們具有很多優良的性能，如熔點高，密度小，可塑性好，耐腐蝕，常溫下不易與酸和堿發生反應等。以某鈦鐵礦(主要成分為FeTiO3，同時含有少量的Fe3O4等)為原料制TiO2，再由TiO2制金屬 Ti 的工藝流程如下：

（查閱資料）

一、鈦、鎂在高溫下與空氣中的氧氣、二氧化碳等反應。

二、Fe3O4中的鐵元素化合價既有+3價，也有+2價，可以把Fe3O4 看作“Fe2O3 FeO”。

(1)濃硫酸具有強烈的_______________________，所以使用時要注意安全，避免濺到皮膚或衣物上。

(2)操作 2 的名稱是_________。

(3) TiO2可與焦炭、氯氣按照一定的質量比在高溫下反應，生成TiCl4和一種可燃性氣體，該氣體為_____。(填寫化學式)。小聰要稱取8.5g焦炭粉，手頭的天平只配有一個規格為10g的砝碼，該天平游碼標尺的最大值5g，要一次性稱出8.5g焦炭粉，則游碼須移到刻度為_____g處；面向天平，砝碼放于____盤。(填“左”或“右”)

(4)工業上常在高溫和氬氣氛圍中，用金屬鎂和TiCl4反應的方法制備 Ti，同時生成一種化合物，該反應的基本類型為：_____________，氬氣的作用是_______________。所得金屬鈦中含有少量的金屬鎂，若要除去金屬鈦中的少量鎂，并確保充分反應后溶液中只含同一種鹽，則可加入的試劑是________(填試劑名稱)。

(5)試寫出Fe3O4與稀硫酸反應的化學方程式：_____________________________________________。

Answer 1

【答案】腐蝕性 過濾 CO 1.5 左 置換反應 防止鈦、鎂在高溫下與空氣中的氧氣、二氧化碳等反應 稀鹽酸 Fe3O4+4H2SO4=FeSO4+Fe2(SO4)3+4H2O

【解析】

（1）濃硫酸具有腐蝕性，容易造成傷害；

（2）操作2實現了固液分離，常用操作為過濾；

（3）反應物含有鈦、碳、氧和氯元素，生成物含有鈦、氯元素，還應含有碳和氧元素，組成的可燃氣體為一氧化碳；一般天平遵循左物右碼的原則，但是此時天平砝碼無法稱量8.5g焦炭粉，所以可以改變砝碼與焦炭粉的位置，左碼右物，此時砝碼質量=物品質量+游碼質量，10g=8.5g+游碼質量，則游碼質量=10g-8.5g=1.5g，所以游碼撥動到1.5g處，稱量到焦炭粉質量為8.5g，此時砝碼位于左盤；

（4）鎂與氯化鈦反應生成了鈦單質和另一種化合物，符合單質與化合物反應生成另一種單質和化合物的特點，屬于置換反應；鈦、鎂在高溫下與空氣中的氧氣、二氧化碳等反應,所以需要通入氬氣，排出氣體，以防發生其他反應；鎂金屬活動性強于氫強于鈦，且最終通過鎂與氯化鈦反應生成鈦和氯化鎂，因此此時加入鹽酸將鎂去除，生成氯化鎂，保證最后只有氯化鎂這一種鹽；

（5）四氧化三鐵可以寫成氧化鐵與氧化亞鐵的混合物，所以與硫酸反應生成硫酸亞鐵、硫酸鐵和水，化學方程式；Fe3O4+4H2SO4=FeSO4+Fe2（SO4）3+4H2O。