人教微专题17 金属及其化合物制备流程（Ti）-备战2022年高考化学考点微专题（解析版）.doc

微专题17 金属及其化合物制备流程（Ti）
钛：元素符号Ti，原子序数22，原子量47.90，外围电子排布3d2s2，位于第四周期ⅣB族，主要化合价+2、+3、+4。
一、物理性质：
银白色有光泽金属，有良好的延展性，密度4.54克/厘米3，熔点1660±10℃，沸点 3287℃。
二、化学性质：
表面易形成致密氧化物保护层，使化学性质变得不活动。加热时，在空气中燃烧生成TiO2。室温时不与水、稀盐酸、稀硫酸和***反应。但能被氢***酸，熔融碱侵蚀。也能跟热浓盐酸和王水反应。有良好的抗腐蚀性能。
三、用途：
钛和钛的合金广泛用于制造飞机、火箭、卫星、宇宙飞船、舰艇、汽轮机、化工设备、电讯器材、人造骨骼等。1791年英国人格列高尔发现钛。在地壳中丰度0.42％，主要矿物有金红石TiO，钛铁矿FeTiO3等。用镁、钠还原四***化钛制得。
*最后附钛的化合物
四、工业制备：
1．海绵钛冶炼工艺
用镁还原四***化钛（TiCl4）制取金属钛的过程，是金属钛生产的主要方法之一。还原作业在高温、惰性气体保护气氛中进行，还原产物主要采用真空蒸馏法分离出剩余的金属镁和MgCl2，获得海绵状金属钛。其工艺特征是在镁热还原TiCl4结束后，便将热态还原产物在高温下直接转入真空蒸馏分离金属镁和MgCl2，这是镁热还原法工业化以来的重大技术进步。工艺流程如下：
2．钠（Na）还原法
又称亨特（ Hunter ）法 ，是最早研究用来制取金属钛的方法，其流程图如下所示：
钠还原法的四***化钛（TiCl4）生产过程与镁热还原法完全相同。在惰性气氛保护下，用Na还原TiCl4生产海绵钛，它的主要反应为：
  TiCl4 ＋ 2Na ＝ TiCl2 ＋ 2NaCl    （1） 
  TiCl2 ＋ 2Na ＝ Ti ＋ 2NaCl         （2）
  TiCl4 ＋ 4Na ＝ Ti ＋ 4NaCl         （3）
将制得的还原产物，用水洗除盐操作，最后进行产品后处理即得产品海绵钛。
按照还原过程进行的方式，钠法工艺可分为一段法和两段法。反应过程如果按照式（3）一次完成还原反应制取海绵钛的工艺称为一段法。反应过程如果第一步按式（1）制取TiCl2，然后第二步按式（2）继续将TiCl2还原为海绵钛的工艺称为二段式。目前，两种方法在工业生产中均得到应用。
【专题精练】
1．(2016届甘肃省武威高三一轮复****某化工厂将钛、***碱工业和甲醇制备联合生产，大大提高原料利用率，并减少环境污染。流程如下：
回答下列问题：
（1）写出以石墨为电极电解饱和食盐水的化学方程式___________________。
（2）写出钛铁矿在高温下与焦炭经***化得四***化钛的化学方程式__________________，生成1mol四***化钛时转移电子的物质的量为________mol。
（3）利用四***化钛制备TiO2.xH2O时，需加入大量的水并加热的目的是____________。
（4）钛广泛用于航天领域。氩气在冶炼钛的流程中的作用是______________________。
（5）利用CO和H2制备甲醇。
①已知H2(g)、CO(g)和CH3OH(l)的燃烧热△H分别为-285.8kJ/mol、-283.0kJ/mol和-726.5kJ/mol。写出CO和H2制备甲醇的热化学方程式___________________________。
②假设联合生产中各原料利用率为100%，若得到6mol甲醇，则只需再补充标准状况下的H2________L。
【答案】（1）2Cl-+2H2O2OH-+H2↑+Cl2↑ （2） 2FeTiO3+7 Cl2+6C2FeCl3+2TiCl4+6CO 7 （3）促进TiCl4的水解 （4） 保护气，防止Mg、Ti被氧化 （5） ①CO(g) +2H2(g) CH3OH(l) △H=－128.1kJ/mol ② 112
【解析】
（1）以石墨为电极电解饱和食盐水生成***气、氢气和氢氧化钠，离子方程式为2Cl-＋2H2O2OH-＋H2↑＋Cl2↑；
（2）钛铁矿在高温下与焦炭经***化得四***化钛，根据元素守恒及流程图可知，同时有***化铁、CO生成，化学方程式为2FeTiO3+7Cl2+6C2FeCl3+2TiCl4+6CO；根据反应可知，生成1mol四***化钛时转移电子的物质的量为7mol；
（3）利用四***化钛制备TiO2.xH2O时，是利用钛离子的水解，所以需加入大量的水并加热的目的是促进TiCl4的水解；
（4）利用***化钛和Mg的置换反应生成Ti，Mg、Ti都具有还原性，