Question

“遼寧號”航空母艦，是中國人民解放軍海軍第一艘可以搭載固定翼飛機(jī)的航，制造航空母艦使用大量合金材料（如鐵合金、銅合金和鈦合金等）．請回答下列問題：

（1）銅的金屬活動性比鐵的金屬活動性______（填“強(qiáng)”或“弱”）；請?jiān)O(shè)計(jì)簡單實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證______（寫出主要步驟和現(xiàn)象即可）．
（2）鈦（Ti）因其硬度大、熔點(diǎn)高，常溫下耐酸堿、耐腐蝕等優(yōu)良性能而被認(rèn)為是本世紀(jì)的重要金屬材料．由鈦鐵礦（主要成分是FeO和TiO₂）提取金屬鈦的主要工藝流程如下：
①上述流程中的TiO₂中鈦元素的化合價(jià)是______．
②步驟Ⅰ中，鈦鐵礦中的FeO和碳在高溫的條件下反應(yīng)生成二氧化碳和鐵，該反應(yīng)的化學(xué)方程式為______．
③步驟Ⅱ中，TiO₂、炭粉混合物在高溫條件下通入氯氣（Cl₂）制得TiCl₄和一種可燃性氣體，該氣體是______．
④步驟Ⅲ反應(yīng)所得金屬鈦中含有少量的金屬鎂．若要除去金屬鈦中的鎂，可選用的試劑是______．充分反應(yīng)后，再通過______（填操作名稱）、洗滌、干燥即可．

Answer 1

解：（1）根據(jù)金屬活動性順序可知銅排在了鐵的后面，所以金屬活動性比鐵弱；將鐵釘放入硫酸銅溶液中，鐵釘表面覆蓋一層紅色物質(zhì)，說明鐵能把銅置換出來，所以鐵排在了銅的前面；
（2）①設(shè)鈦的化合價(jià)為X則：X+（-2）×2=0，解得X=+4；
②反應(yīng)物是FeO和碳，生成物是二氧化碳和鐵，用觀察法配平，反應(yīng)條件是高溫，所以方程式是：2FeO+C2Fe+CO₂↑；
③根據(jù)質(zhì)量守恒定律可知反應(yīng)前后元素種類不變，還缺少碳元素和氧元素，因?yàn)閷儆诳扇夹詺怏w，所以是一氧化碳；
④鎂與酸反應(yīng)，鈦不能與酸反應(yīng)，除去金屬鈦中的鎂時(shí)，加入足量的稀鹽酸或稀硫酸，反應(yīng)完畢，過濾就可以除去鎂，洗滌、干燥，得到純鈦金屬．
故答案為：（1）弱； 將鐵釘放入硫酸銅溶液中，鐵釘表面覆蓋一層紅色物質(zhì)；（2）①+4；②2FeO+C2Fe+CO₂↑③一氧化碳（或CO）；（3）稀鹽酸或稀硫酸等； 過濾．
分析：（1）根據(jù)金屬活動性順序考慮，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)時(shí)要根據(jù)金屬與鹽反應(yīng)說明金屬排在該鹽溶液中金屬元素前面；（2）①根據(jù)在化合物中正負(fù)化合價(jià)代數(shù)和為零考慮；②根據(jù)化學(xué)方程式的寫法考慮；③根據(jù)質(zhì)量守恒定律求可燃性氣體；④根據(jù)鎂與酸反應(yīng)，鈦不能與酸反應(yīng)，再通過過濾進(jìn)行分離即可．
點(diǎn)評：解答本題關(guān)鍵是要熟悉金屬活動性順序，并能靈活運(yùn)用解決實(shí)際問題，知道化學(xué)方程式的書寫方法和注意事項(xiàng)．