Question

17．21世紀是鈦的世紀．如圖1是利用鈦白粉（TiO₂）生產海綿鈦（Ti）的一種工藝流程：

（1）反應Ⅰ在800～900℃的條件下進行，還生成一種可燃性無色氣體，該反應的化學方程式為2Cl₂+TiO₂+2C$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$ TiCl₄+2CO．
（2）回答下列問題：①如圖2為鎂元素的某種粒子結構示意圖，該圖表示C（填序號）．
A．分子  B．原子       C．陽離子  D．陰離子
①鎂原子在化學反應中容易失去電子，鎂是一種活潑（填“活潑”或“不活潑”）金屬．除了能與氧氣反應，還可以與氮氣、二氧化碳等反應．
②已知氮化鎂中氮元素的化合價為-3價，氮 化鎂的化學式為Mg₃N₂．
③以化合價為縱坐標，以物質的類別為橫坐標所繪制的圖象叫價類圖．如圖3為鎂的價類圖，請分析該圖后填寫：A處的化學式為Mg（OH）₂，B處的物質類別是鹽．
（3）可獲得海綿鈦，化學方程式表示為TiCl₄+2Mg$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$Ti+2MgCl₂．該反應在下列哪種環(huán)境中進行A（填序號）．
A．稀有氣體中  B．空氣中  C．氮氣中  D．CO₂氣體中
（4）該工藝流程中，可以循環(huán)使用的物質有鎂、氯氣．
（5）反應Ⅱ可通過如下反應制得：TiCl₄+2Mg$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$Ti+2MgCl₂．若要制得24g鈦，需要鎂的質量是24克？

Answer 1

分析 （1）根據氯氣、碳、鈦白粉在高溫的條件下生成四氯化鈦和一氧化碳進行分析；
（2）①根據鎂離子的結構示意圖，說明鎂是一種活潑金屬，易失去電子進行分析；
②根據化合價代數(shù)和為0的原則判斷；
③根據A為堿，B為鹽進行分析；
（3）根據鎂易與氧氣、二氧化碳以及氮氣反應的角度判斷；
（4）根據電解氯化鎂生成鎂和氯氣，可循環(huán)使用；
（5）根據方程式列式計算．

解答 解：（1）氯氣、碳、鈦白粉在高溫的條件下生成四氯化鈦和一氧化碳，化學方程式為：2Cl₂+TiO₂+2C$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$ TiCl₄+2CO；
（2）①由鎂離子的結構示意圖，說明鎂是一種活潑金屬，易失去電子，故選：C；
②已知氮化鎂中氮元素的化合價為-3價，鎂為+2價，則氮化鎂的化學式為Mg₃N₂；
③由圖象可知A為堿，即Mg（OH）₂，B為鹽；
（3）鎂易與氧氣、二氧化碳以及氮氣反應，應在惰性氣體中反應，故選：A；
（4）電解氯化鎂生成鎂和氯氣，可循環(huán)使用；
（5）設需要鎂的質量為x
TiCl₄+2Mg$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$Ti+2MgCl₂，
      48       48
      x        24g
     $\frac{48}{x}$=$\frac{48}{24g}$
     x=24g
故答案為：（1）2Cl₂+TiO₂+2C$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$ TiCl₄+2CO；
（2）①C；
②Mg₃N₂；
③Mg（OH）₂，鹽；
（3）A；
（4）鎂，氯氣；
（5）24g．

點評 本題綜合考查物質的分離、提純，為高頻考點，側重學生的分析能力和實驗能力的考查，注意把握反應的流程以及相關物質的性質，難度不大．