Question

10．金属钛被称为铁和铝之后崛起的“第三金属”，钛的硬度大、熔点高、常温下耐酸碱、耐腐蚀，是航海、化工、医疗上不可缺少的材料．钛铁矿（主要成分FeTiO₃）是工业上冶炼金属钛的主要原料，制备金属钛的一种工艺流程如图所示（部分产物略）．

（1）X为可燃性氧化物，步骤①反应的化学方程式为2FeTiO₃+6C+7Cl₂$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$6CO+2TiCl₄+2FeCl₃．
（2）步骤②分离出TiCl₄的方法，是利用了TiCl₄与FeCl₃的沸点不同．
（3）步骤④的化学方程式为TlCl₄+2Mg$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2MgCl₂+Ti，该反应说明Mg与Ti的金属活动性强弱关系为：Ti＜ Mg（填“＜”、“＞”或“=”）．
（4）用上述冶炼方法得到的金属钛中会混有少量金属镁，由金属钛的性质可知，除去这种杂质可以用稀盐酸（填试剂名称）．
（5）上述工艺具有成本低、可以用低品位的矿物为原料等优点，但依据绿色低碳理念，你认为该流程中存在的不足之处是耗能太高．

Answer 1

分析 （1）根据题中的反应物、生成物以及反应条件下书写化学方程式；
（2）根据步骤②通过蒸馏分离出TiCl₄的方法，是利用了TiCl₄与FeCl₃的沸点不同进行分析；
（3）根据四氯化钛和镁在高温的条件下反应生成氯化镁和钛进行分析；
（4）根据镁会与酸反应，钛不会与酸反应进行分析；
（5）根据绿色化学的反应理念进行分析．

解答 解：（1）钛铁矿、碳和盐酸在高温的条件下反应生成一氧化碳、四氯化钛和氯化铁，化学方程式为：2FeTiO₃+6C+7Cl₂$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$6CO+2TiCl₄+2FeCl₃；
（2）步骤②通过蒸馏分离出TiCl₄的方法，是利用了TiCl₄与FeCl₃的沸点不同；
（3）四氯化钛和镁在高温的条件下反应生成氯化镁和钛，化学方程式为：TlCl₄+2Mg$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2MgCl₂+Ti，该反应说明Mg与Ti的金属活动性强弱关系为：Ti＜Mg；
（4）镁会与酸反应，钛不会与酸反应，所以除去钛杂质可以用稀盐酸；
（5）绿色化学的反应理念是原子利用率100%，没有有害物质生成，所以该流程中存在的不足之处是耗能太高．
故答案为：（1）2FeTiO₃+6C+7Cl₂$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$6CO+2TiCl₄+2FeCl₃； 
（2）沸点；
（3）TlCl₄+2Mg$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2MgCl₂+Ti，＜；
（4）稀盐酸；
（5）耗能太高．

点评 在解此类题时，首先分析题中所给的反应流程，然后结合学过的知识和题中的问题进行解答．