Question

17．21世纪是钛的世纪．如图1是利用钛白粉（TiO₂）生产海绵钛（Ti）的一种工艺流程：

（1）反应Ⅰ在800～900℃的条件下进行，还生成一种可燃性无色气体，该反应的化学方程式为2Cl₂+TiO₂+2C$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$ TiCl₄+2CO．
（2）回答下列问题：①如图2为镁元素的某种粒子结构示意图，该图表示C（填序号）．
A．分子  B．原子       C．阳离子  D．阴离子
①镁原子在化学反应中容易失去电子，镁是一种活泼（填“活泼”或“不活泼”）金属．除了能与氧气反应，还可以与氮气、二氧化碳等反应．
②已知氮化镁中氮元素的化合价为-3价，氮 化镁的化学式为Mg₃N₂．
③以化合价为纵坐标，以物质的类别为横坐标所绘制的图象叫价类图．如图3为镁的价类图，请分析该图后填写：A处的化学式为Mg（OH）₂，B处的物质类别是盐．
（3）可获得海绵钛，化学方程式表示为TiCl₄+2Mg$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$Ti+2MgCl₂．该反应在下列哪种环境中进行A（填序号）．
A．稀有气体中  B．空气中  C．氮气中  D．CO₂气体中
（4）该工艺流程中，可以循环使用的物质有镁、氯气．
（5）反应Ⅱ可通过如下反应制得：TiCl₄+2Mg$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$Ti+2MgCl₂．若要制得24g钛，需要镁的质量是24克？

Answer 1

分析 （1）根据氯气、碳、钛白粉在高温的条件下生成四氯化钛和一氧化碳进行分析；
（2）①根据镁离子的结构示意图，说明镁是一种活泼金属，易失去电子进行分析；
②根据化合价代数和为0的原则判断；
③根据A为碱，B为盐进行分析；
（3）根据镁易与氧气、二氧化碳以及氮气反应的角度判断；
（4）根据电解氯化镁生成镁和氯气，可循环使用；
（5）根据方程式列式计算．

解答 解：（1）氯气、碳、钛白粉在高温的条件下生成四氯化钛和一氧化碳，化学方程式为：2Cl₂+TiO₂+2C$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$ TiCl₄+2CO；
（2）①由镁离子的结构示意图，说明镁是一种活泼金属，易失去电子，故选：C；
②已知氮化镁中氮元素的化合价为-3价，镁为+2价，则氮化镁的化学式为Mg₃N₂；
③由图象可知A为碱，即Mg（OH）₂，B为盐；
（3）镁易与氧气、二氧化碳以及氮气反应，应在惰性气体中反应，故选：A；
（4）电解氯化镁生成镁和氯气，可循环使用；
（5）设需要镁的质量为x
TiCl₄+2Mg$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$Ti+2MgCl₂，
      48       48
      x        24g
     $\frac{48}{x}$=$\frac{48}{24g}$
     x=24g
故答案为：（1）2Cl₂+TiO₂+2C$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$ TiCl₄+2CO；
（2）①C；
②Mg₃N₂；
③Mg（OH）₂，盐；
（3）A；
（4）镁，氯气；
（5）24g．

点评 本题综合考查物质的分离、提纯，为高频考点，侧重学生的分析能力和实验能力的考查，注意把握反应的流程以及相关物质的性质，难度不大．