Question

13．21世纪是钛的世纪．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图为镁元素的某种粒子结构示意图，该图表示（填序号）C．
A．分子     B．原子      C．阳离子      D．阴离子
镁原子在化学反应中容易失去电子，镁是一种（填“活泼”或“不活泼”）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．
图2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）反应II可获得海锦钛，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A．
（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，需要镁的质量是多少克？（写出计算过程）Mg、Cl₂．

Answer 1

分析 （1）由工艺流程图及题中信息可知反应物为氯气、二氧化钛和焦炭，生成物为四氯化钛和一种可燃性气体，根据反应前后元素种类不变，可知此可燃性气体是由碳元素和氧元素组成的一氧化碳，写出反应的化学方程式即可．
（2）①根据当质子数=核外电子数，为原子；当质子数＞核外电子数，为阳离子；当质子数＜核外电子数，为阴离子；据此进行分析解答．
②根据化合物化学式的书写方法进行书写即可．
③由镁的价类图可知，A处为含镁元素的碱，B处为碳酸镁，据此进行分析解答即可．
（3）根据题目中提供的镁的化学性质进行分析解答．
（4）根据利用钛白粉（TiO₂）生产海绵钛（Ti）的一种工艺流程图，分析可循环利用的物质．

解答 解：（1）由工艺流程图及题中信息可知反应物为氯气、二氧化钛和焦炭，生成物为四氯化钛和一种可燃性气体，根据反应前后元素种类不变，可知此可燃性气体是由碳元素和氧元素组成的一氧化碳，反应的化学方程式为：2Cl₂+TiO₂+2C$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$TiCl₄+2CO．
（2）①此粒子结构示意图中质子数为12，核外电子数为10，质子数＞核外电子数，为阳离子；镁原子在化学反应中容易失去电子，镁是一种活泼金属．
②氮化镁中氮元素的化合价为-3价，镁元素显+2价，氮化镁的化学式为Mg₃N₂．
③由镁的价类图可知，A处为含镁元素的碱，为氢氧化镁，其化学式为Mg（OH）₂；碳酸镁是由由镁离子和碳酸根离子组成的化合物，属于盐．
（3）根据第（2）中的信息，镁除了能与氧气反应，还可以与氮气、二氧化碳等反应，还能发生TiCl₄+2Mg$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$Ti+2MgCl₂，则该反应应在稀有气体的环境中进行．
（4）由工艺流程图可知生成物中的镁和氯气可循环使用．
故答案为：（1）2Cl₂+TiO₂+2C$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$TiCl₄+2CO；
（2）①C；活泼；②Mg₃N₂；③Mg（OH）₂；盐；
（3）A；
（4）Mg、Cl₂．

点评 本题难度不是很大，考查的知识点较多、综合性较强，考查同学们新信息获取、处理及灵活运用所学知识（化学方程式、化学式的书写、物质的分类、粒子结构示意图等）进行分析问题、解决问题的能力．