Question

月球表面富含钛铁矿，钛因其硬度大、熔点高、常温下耐酸碱、耐腐蚀等优良的性能，被誉为“未来金属”。我国四川省有大型钒钛磁铁矿，由钒钛磁铁矿提取金属钛的主要工艺过程如下：

① 钛铁矿的主要成分是FeTiO₃（钛酸亚铁），其中钛的化合价为        价。
②TiCl₄在高温下与足量Mg反应生成金属Ti的化学方程式                ，该反应属于            （填基本反应类型）。
③ 上述生产过程中得到的金属钛中混有少量金属杂质，若在实验室提纯上述金属钛，可将其先加入            （填试剂名称）中，再                （填操作名称）。

Answer 1

①  +4价
②   TiCl₄+2MgTi+2MgCl₂   ，   置换反应        。
③   稀盐酸（稀硫酸）         ，      过滤（过滤、洗涤、干燥） 。

试题分析：①根据化合价的原则，“在化合物中，正负化合价的代数和为零”，已知亚铁的化合价为+2价，O的化合价为-2价，设FeTiO₃中Ti元素的化合价为x，则有（+2）+x+（-2）×3=0，解得x=+4价。
②根据题意，TiCl₄在高温下与足量Mg反应生成金属Ti，根据质量守恒定律（化学变化中元素种类不变）可知，生成物中还应有氯化镁，故该反应的化学方程式为TiCl₄+2MgTi+2MgCl₂；该反应是一种单质与一种化合物反应，生成一种新的单质和一种新的化合物，故属于置换反应。
③根据上述生产过程中的操作分析，由于反应中使用了足量的镁，故可判断得到的金属钛中混有的少量金属杂质是镁；根据题意，钛不能与酸反应，而镁是H前活泼金属，能与酸反应，故要除去镁，可加入稀酸，然后过滤、洗涤、干燥即可。
点评：本题是在新的问题情境下，对化学基础知识的考查，要求学生除了要熟练掌握相关基础知识外，还要能在新的问题情境下对知识进行迁移运用，这就要求学生在日常的学习中要注重理论联系实际。