Question

2．金属钛被称为铁和铝之后崛起的“第三金属”，它是航海、化工、医疗上不可缺少的材料．工业上用钛铁矿（主要成分FeTiO₃）制备金属钛的一种工艺流程如图所示．（部分产物略）

（1）钛铁矿的主要成分是钛酸亚铁（FeTiO₃），其中钛元素的化合价为+4．
（2）步骤②分离出TiCl₄的方法，利用了TiCl₄与FeCl₃沸点的不同．
（3）④反应的化学方程式为2Mg+TiCl₄$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2MgCl₂+Ti，该反应在氩气中进行的理由是防止Mg、Ti被氧化．
（4）绿色化学提倡物料循环．以上流程中，可循环使用的物质是Mg、Cl₂、MgCl₂．

Answer 1

分析 氯化镁在通电的条件下生成镁和氯气，步骤②分离出TiCl₄的方法是蒸馏，利用了TiCl₄与FeCl₃的沸点不同而分离出来；镁和四氯化钛在高温的条件下生成氯化镁和金属钛，配平即可；该反应在氩气中进行的理由是：氩气化学性质稳定，可以防止Mg、Ti被氧化；置换反应是一种单质和一种化合物反应生成另一种单质和另一种化合物的化学反应．绿色化学提倡物料循环，在以上流程中，可用于循环的物质除Cl₂、Mg和氯化镁等．

解答 解：（1）在FeTiO₃（钛酸亚铁）中，氧显-2价，铁显+2价，所以钛元素的化合价是+4价；
（2）步骤②分离出TiCl₄的方法是蒸馏，利用了TiCl₄与FeCl₃的沸点不同而分离出来；
（3）镁和四氯化钛在高温的条件下生成氯化镁和金属钛，化学方程式为：2Mg+TiCl₄$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2MgCl₂+Ti，该反应在氩气中进行的理由是：氩气化学性质稳定，可以防止Mg、Ti被氧化；
（4）绿色化学提倡物料循环，在以上流程中，可用于循环的物质除Cl₂、Mg和氯化镁等．
故答案为：（1）+4；
（2）沸点；
（3）2Mg+TiCl₄$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2MgCl₂+Ti，防止Mg、Ti被氧化；
（4）Mg、Cl₂、MgCl₂．

点评 在解此类题时，首先将题中有特征的物质推出，然后结合推出的物质和题中的转化关系推导剩余的物质，最后将推出的各种物质代入转化关系中进行验证即可．