金属矿物与冶炼课程教案.doc

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1、 金属矿物与冶炼教学目的1了解地壳中金属的含量，掌握常见的金属矿物；2掌握实验室模拟炼铁的原理、装置、操作、现象、注意事项和产物验证；3掌握工业炼铁的原理、原料、设备、产物，熟练书写相关化学方程式；4知道生铁和钢的区别，掌握含杂质物质的化学方程式的计算。 1、冠军的味道！ 2、妈妈的法宝！ 3、爱情的见证 同同大家知道这些金属是怎么炼制的？自然界有没有现成的金属单质存在？黄铁矿(FeS2 )磁铁矿(Fe3O4)菱铁矿(FeCO3 )赤铁矿(Fe2O3) （一）金属在自然界的存在 （1）绝大多数金属在自然界中是以化合物形态（化合态）存在，少数不活泼的金属，如金（Au）银（Ag）铂（Pt）等以单质

2、形态（游离态）存在。（2）地壳中含量最多的金属是铝（Al），占地壳总质量的7.73%，其次是铁（Fe）钙（Ca）钠（Na）等（3）自然界以化合态存在的金属主要是以矿石的形式存在，如：赤铁矿（Fe2O3）磁铁矿（Fe3O4）黄铁矿（FeS2）孔雀石（Cu2（OH）2CO3）铝土矿（Al2O3） （二）模拟炼铁（*重点*） （1）实验装置图： （2）实验操作：先通CO（排净装置内空气，放置加热时发生爆炸）再加热，当反应结束后，先停止加热继续通一氧化碳至试管冷却（防止石灰水倒吸入玻璃管，使玻璃管炸裂，防止新进入的空气将热的铁氧化）。 （3）实验现象：玻璃管内红棕色的粉末变成黑色，导管末端澄清石灰水变

3、浑浊。（4）发生的反应：Fe2O3+3CO=2Fe+3CO2;Ca(OH)2+CO2=CaCO3+H2O (5) 产物：铁和二氧化碳，为了验证反应的生成物，可用磁铁吸引黑色粉末能被吸起，证明有铁生成（或取反应后的物质，向其中滴加稀盐酸有气泡生成，证明有铁生成，反应的化学方程式：Fe+2HCl=FeCl2+H2）为了验证一氧化碳的氧化产物，将反应后的气体通入澄清石灰水中，澄清的石灰水变浑浊，证明有二氧化碳生成，反应的化学方程式：Ca(OH)2+CO2=CaCO3+H2O注意：一氧化碳有毒，反应后的尾气不能直接排放到空气中，正确的做法是：收集起来或者点燃烧掉，负责污染空气。模拟炼铁得到的是纯净的铁

4、，而高炉炼铁得到的是生铁。 （三）工业炼铁（*重点*）原料：铁矿石、焦炭、石灰石、空气原理：Fe2O3+3CO=2Fe+3CO2;设备：高炉 产物：生铁(铁合金、混合物)高炉中发生的反应：C + O2 = CO2 ; CO2 + C = 2 CO ; Fe2O3+3CO=2Fe+3CO2 ;CaCO3 = CaO + CO2 （四）生铁和钢（*重点*） （1）生铁：生铁是指含碳2%-4.3%，以及少量磷和硫的铁合金。它硬而脆，不利于加工，可铸不可锻。 （2）钢：钢是含碳量为0.03%-2%，不含或含少量磷、硫杂质的铁合金。钢硬而韧，有弹性，可铸可锻。 （五）氢气和一氧化碳还原金属氧化物的异同（

5、*难点*） （1）氢气是单质，一氧化碳是化合物，所以氢气和金属氧化物的反应属于置换反应；一氧化碳属于氧化物，反应不是置换反应。 （2）氢气无毒，尾气无需处理；一氧化碳有毒，装置需密闭，尾气需要点燃或者收集处理。 （3）氢气的反应物是水，试管口应略向下倾斜，不然可能使水倒流引起试管破裂；一氧化碳的反应产物是气体 （4）氢气的反应产物是水，可观察到有水珠产生，检验一氧化碳的产物二氧化碳时利用澄清石灰水。 （六）含有杂质的反应物或生成物的有关计算（*难点*） （1）金属冶炼选择矿石的标准：矿石容易获得、金属元素的含量高、冶炼时不会产生污染空气的物质等。 （2）实际生产过程中，所用的原料一般都含有杂质

6、，在计算用料和产量时，应考虑到杂质问题。 （3）化学方程式所表示的都是纯净物发生化反应时的相互关系，各化学式所表示的量是纯净物之间的质量关系，现实生活中绝对纯净的物质不存在，所以进行化学计算时不不纯的物质换成纯物质的质量进行计算： 纯度=纯物质的质量/不纯物质的质量 * 100% = 1 - 杂质的质量分数 纯物质的质量 = 不纯物质的质量 * 纯度 ； 不纯物质的质量 = 纯物质的质量 / 纯度。 基础训练 1人类利用金属的历史经历了从青铜器时代到铁器时代，再到铝合金大量使用的过程。这一事实与下列因素有关的是（ ） A地壳中金属元素的含量B金属的导电性、延展性新*课标*第*一*网 C金属的活

7、动性D金属冶炼的水平2人类在生产、生活中经常使用铁。下列关于铁的说法正确的是 （ ） A铁矿石在地壳中含量最丰富，可以随意开采 B生铁是含少量碳的铁合金 C废弃铁制品回收成本太高，属于不可回收垃圾 D纯铁比生铁硬，不锈钢比纯铁的防腐蚀性能差3钛（Ti）和铁（Fe）都是有广泛用途的金属，某钛铁矿中Ti显+4价，Fe显+2价，该钛铁矿的化学式是 （ ） AFeTiO3BFeTiO4CFe2TiO3DFeTi2O4 高温4碳在高温下可以和氧化铁反应，化学方程式可表示为：2Fe2O3+3C 4Fe+3CO2，下列说法中正确的是 （ ） A该反应属于分解反应 B反应中碳元素的化合价降低，铁元素的化合价升

8、高 C碳是还原剂 D氧化铁是还原剂高温高温5下列反应中，一氧化碳不是还原剂的是 （ ）高温高温 ACuO+CO Cu+CO2BCO2+C 2COBFe3O4+4CO 3Fe+4CO2DFe2O3+3CO 2Fe+3CO26下列叙述正确的是 （ ）A由铁矿石炼铁是化学变化，由生铁炼钢是物理变化x k b 1 . c o mB由铁制容器盛放稀硫酸或硫酸铜溶液，容器易被腐蚀C生铁和钢都是铁的合金，它们在性能和用途上差异不大D生铁和钢都能完全溶解在稀盐酸中7铁是工农业生产和人们生活离不开的重要金属材料之一，人类每年要从自然界中获取大量的铁矿资源。（1）写出工业上用一氧化碳和赤铁矿（主要成分Fe2O3）

9、反应冶炼铁的化学方程式： 。（2）通过上述方法得到的是生铁，请写出另一种铁合金的名称 来源:学科网ZXXK能力训练（提示： H1 C12 O16 S32 Fe56）1有一种黑色粉末在高温下可以和CO反应，该粉末可能是下列物质中的 （ ） A铁粉B氧化铁C氧化铜D木炭粉2某同学在实验室用一氧化碳与氧化铁反应，若得到5.6g铁，则消耗的一氧化碳的质量是 （ ） A等于4.2gB大于4.2gC小于4.2gD不大于4.2g3CO是一种无色、无味、有毒的可燃气体污染物，具有还原性，可用于冶金工业。如下图（1）写出图中标有序号的仪器名称 ， 。（2）CO气体能使人中毒，其原因是 。（3）实验过程中，先要进

10、行的是 ，再进行 。（4）A中反应的化学方程式是 。B中反应的化学方程式是 。，B中观察到的现象 。（5）该装置的不足之处是 。4某炼铁厂日产杂质5%的生铁3000t，试计算：（提示：O16 Fe56）（1）该3000t生铁中含纯铁多少吨？（2）该炼钢厂每天需含Fe2O3质量分数为85%的赤铁矿石多少吨？（计算结果保留整数）来源:5 AJ都是初中化学中的常见物质，其中D、E对维持自然界生命活动至关重要，A、B为黑色固体，C是红色金属单质，H为气体。它们的相互转化关系如下图所示。来源:学科网 请回答下列问题：（1）写出下列物质的化学式：B ，D ，I ，J 。（2）反应中属于置换反应的是 （填序

11、号）。（3）写出反应的化学方程式 ； 。x k b 1 . c o m拓展训练 一、选择题：1、下列金属，不是以单质形态（游离态）存在的矿物是（ ）A、铝 B、金 C、银 D、铂（白金）2、根据下列表格中某些金属元素含量的数据，请判断产量最大应用最广的金属是（ ）ABCD元素名称钾钠铝铁质量分数/%2.472.747.734.753、冶炼金属的方法有很多，请问要把氧化铝冶炼成铝，应当采用的冶炼方法是（ ）A、热还原法 B、电解法 C、直接加热法 D、煅烧法4、将氧化铝经过冶炼后可以获得铝，现有氧化铝510，假设全部参加反应，可得到铝的质量为（ ）A、500 B、430 C、270 D、1025

12、、下列物质不能用来冶炼金属的是（ ）A、H2 B、C C、CO D、Cl2 二、填空题1、钢铁厂的冶炼过程是：将铁矿石（主要是赤铁矿）、焦炭和石灰石按一定的比例加入高炉中，经过一系列的化学变化，获得生铁，生铁里含有（2%4.3%）的碳，以及少量的磷和硫；再将生铁放入炼钢炉里，经过一系列的化学反应，使其含碳量降低到（0.03%2%），并除去磷、硫杂质，就获得钢。请你根据所学知识回答下列问题：你认为生铁和钢的最大区别是根据 ；所获得的生铁和钢中，含有的杂质最少的应当是 ；请你写出钢具有的2点性能： 、 ；如果在钢中加入各种金属，就能熔炼成多样具有特殊性能的合金钢。请列举2种合金钢，分别说明其一个特

13、性和一个用途：合金钢名称特 性对 应 的 用 途你认为在高炉中，作为将赤铁矿还原成生铁的具有还原性的物质是（填化学式） ；请用精练的语言表述将生铁转变成钢的主要目的是 。ACBCuO2、如图是某种气体A还原氧化铜的实验装置，请回答：写出仪器名称：B： ；小明认为A气体可能是氢气，也可能是一氧化碳，他设计的实验装置如图所示，请你帮助他完成：a、请你指出上述装置中存在不足之处： ，说明改进这个实验装置的理由： ；当实验装置经改进完善后。b、小明设计了以下实验步骤：在硬质玻璃管中装入氧化铜，用酒精灯对着玻璃管放氧化铜处加热，先通入CO一会儿，停止加热，继续通入CO，直至玻璃管冷却。正确的排列顺序是（

14、填序号： ；c、如果A是CO，装置C中放入澄清的石灰水，那么可以观察到的现象是 、 ；写出有关化学方程式 ；如果A是氢气，反应的化学方程式为 。3、由两种金属粉末组成的混合物共32.5g（其中一种是锌），投入足量的盐酸中，充分反应后，收集到1g氢气，则该混合物的组成可能是（填字母） A、Zn和Mg B、Zn和Al C、Zn和Fe D、Zn和Cu E、Zn和Ag三、计算题：（结果保留一位小数）1、将100g锌片投入足量的稀硫酸中完全反应后，得到2g的氢气，求此锌片的纯度是多少？2、我市某钢铁厂用含杂质80%的赤铁矿石（主要成分是Fe2O3 ）冶炼生铁。现有8000这种矿石可炼出含铁96%的生铁多

15、少千克？四1.含铁的混合物5.6g，与足量的盐酸完全反应时放出氢气0.21g。则铁中混入的另一种金属可能是（ ）来源:学科网 A铝B铜C锌D银 2类比法是化学研究物质的重要方法之一。草酸的化学性质与碳酸相似。已知碳酸易分解，草酸在受热条件下也分解，仅生成三种氧化物。某校研究性学习小组对此展开探究：（1）小明首先根据草酸中含有 元素，可推测生成物中含有水。（2）小明对分解生成的其他产物进行猜测、验证：【假设一】生成物中有二氧化碳实验一：将生成的气体通入澄清的石灰水，实验现象是 ，小明据此判断生成物中含有二氧化碳。【假设二】生成物中有一氧化碳实验二：小明用如右图装置进行实验，从而证明生成物中含有一

16、氧化碳。 请回答：A装置中黑色固体粉末是 （填化学式），A装置中的实验现象是： 。 （3）讨论交流：小芳认为，小明的“实验二”不需要B装置也能够推断出生成物中含有一氧化碳，你是否支持小芳的观点： （填“支持”与“不支持”），请说出你的理由： 。小芳认为，从环保的角度看，“实验二”装置有一个缺陷，请你指出该缺陷： ，处理的方法是 。中考真题 1.生铁和钢的主要区别是 () A、钢是铁的合金，而生铁是纯铁来源:学科网ZXXKB、含碳量不同C、钢含碳而生铁不含碳D、生铁含碳而钢不含碳2.炼铁的主要原料是 () A、石灰石、焦炭、生铁 B、焦炭、氯酸钾、二氧化锰 C、石灰石、焦炭、铁矿石 D、铁矿石、

17、氧气、二氧化锰3.2.8克CO在高温下跟5.8克铁的某种氧化物完全反应，这种氧化物是 () 来源:Zxxk.Com来源:学科网ZXA、FeO B、Fe2O3 C、Fe3O4 D、无法确定 4（2014湖州）某电镀厂的电镀液中含有金盐，为了回收其中的金元素，技术人员制作了如图的“吸金球”，“吸金球”是装入一些“吸金”物质的纱袋，把“吸金球”浸入电镀液，能“吸”出盐溶液中的金，据上所述，“吸金球”中的“吸金”物质可能是（）A活性炭（C）B磁石（主要成分是Fe3O4）C铁屑（Fe）D胆矾（CuSO45H2O） 5（2014武威）铁是生产生活中应用最广泛的一种金属（1）在酱油中加入铁强化剂，是我国为解

18、决 （填“甲状腺肿大”，“贫血”或“骨质疏松”）而实施的项目（2）铁元素与地壳中含量最多的元素组成化合物的化学式为 （写出一种即可）高铁酸钠（Na2FeO4）是一种新型高效的净水剂，高铁酸钠中铁元素的化合价为 （3）常见的食品脱氧剂多为无机铁系脱氧剂，其主要成分为活性炭粉请将下列脱氧中的主要反应的化学方程式补充完整：4Fe（OH）2+O2+2 4Fe（OH）3，此反应的基本类型是 6（2014武威）铝、铁、铜是人类广泛使用的三种金属，与我们生活息息相关（1）在空气中 制品（填“铝”或“铁”）更耐腐蚀（2）人们大量使用的是合金而不是纯金属，这是因为合金具有更多优良性能，例如钢比纯铁硬度 （填“大

19、”或“小”）（3）用下列试剂验证这三种金属的活动性顺序，能达到目的是 （填序号）A硫酸铝溶液 B硫酸亚铁溶液 C硫酸铜溶液（4）硫酸和盐酸都能除铁锈，写出盐酸与铁锈主要成分反应的化学方程式 7（2014齐齐哈尔）如图是实验室模拟工业炼铁的装置图（1）分别写出硬质玻璃管和试管内产生的现象_ _（2）金属矿物的储量有限，而且不可再生因此回收利用废旧金属具有很重要的意义，请写出其中的一点 练习题（一）1、我国古代的主要化学成就有：制造青铜器 湿法冶铜 冶炼钢铁，按历史年代先后顺序应用于生产排列的是( )A. B. C. D.2、下列变化过程不属于金属冶炼的是（ ）A电解氧化铝 B铁在氧气中燃烧C金属

20、氧化物与焦炭在高温下反应 D高温下CO还原CuO3、X、Y、Z三种金属中，只有Z能和稀硫酸反应；将Y放人X的盐溶液中，Y表面有X析出。则X、Y、Z三种金属的活动性顺序为 （ ） AX Z Y BY X Z CY Z X DZ Y X4、在氧化铁(Fe2O3)、氧化亚铁(FeO)和四氧化三铁(Fe3O4）这三种铁的氧化物中，铁的质量分数按由大到小顺序排列的是 AFe3O4、Fe2O3、FeO BFeO、Fe2O3、Fe3O4 CFeO、Fe3O4、Fe2O3 DFe2O3、Fe3O4、FeO5、1989年世界卫生组织把铝确定为食品污染源之一加以控制使用。下列对铝应控制使用的是（ ）制铝合金 制电

21、线 制餐饮具 制银色漆的原料 制装饮料的易拉罐 包装糖果和小食品 A B C D全部控制6、化学的研究目的就是帮助人们认识、改造和应用物质，把金属矿物冶炼成金属就是人们利用化学方法实现物质改造的典型范例。下表中不同的金属被开发和利用的年代不同，从化学反应的角度看，决定这一年代先后顺序的关键因素是（ ）K 、Ca、 Na、 Mg 、Al 、Zn 、Fe、 Sn、 Pb、(H) 、Cu 、Hg 、Ag 、Pt 、Au约200年前约6000年前约6000年前约2500年前A金属的活动性 B金属的导电性C金属的延展性 D地壳中金属元素的含量7、工业生产中常将两种金属在同一容器里加热使其熔合，冷凝后得到

22、合金。试根据下表所列的有关数据（其它条件均已满足），判断不能制得合金的是（ ）金属NaK来源:学科网AlCuFe熔点（）97.863.66601 0831 535沸点（）8837742 2002 5952 750ANaAl合金 BNaK合金CFeCu合金 DKFe合金 8.下列叙述中，不符合右图实验设计意图的是（ ）A说明一氧化碳具有还原性B说明生成物二氧化碳的密度比空气大C说明一氧化碳和氧化铜的反应需要加热D可以防止有毒的一氧化碳气体对空气的污染。9、炼铁选用的铁矿石不仅要选含铁量高的，还要选“有害元素”少的。今有铁矿石，磁铁矿石(主要成分是Fe3O4)，赤铁矿石(主要成分是Fe2O3)，褐

23、铁矿石(主要成分是2Fe2O33H2O)，菱铁矿石(主要成分是FeCO3)，黄铁矿石(主要成分是FeS2)，你认为不适宜炼铁的矿石是： ；理由是： 。 10、甲图是一氧化碳与氧化铁反应装置的示意图，乙图是高炉炼铁示意图。请回答下列问题。（1）写出甲图硬质玻璃管内反应的化学方程式： 。（2）甲图中尾气处理的目的是 。（3）乙图中高炉练铁时焦炭的作用是来源:学科网 ； 。（4）为什么乙图中生铁出口低于炉渣出口？ 答： 。来源:学科网ZXXK乙甲 11、金属材料在生产、生活中有着广泛的应用。(1)人类每年从自然界提取大量的金属，其中提取量最大的是铁。用赤铁矿(主要成分为Fe2O3)和一氧化碳炼铁的化

24、学方程式为 。(2)北京奥运会用到多种材料。下列应用中使用金属材料的有 (填序号)。使用金、银和铜等制作奖牌 使用纯羊毛和聚酯纤维制作“福娃，使用新型钢材建造“鸟巢” 使用聚氟乙烯制造“水立方”外层膜 练习题（二）1. 下列变化属于物理变化的是（ ） A、铁矿石炼成铁 B、铁矿石粉碎 C、铁丝在氧气中燃烧 D、铁的生锈 2. 下列变化过程不属于金属冶炼的是（） A、电解氧化铝 B、铁在氧气中燃烧 C、金属氧化物与焦炭在高温下反应 D、高温下 CO 还原 CuO 3. 下列物质前者是混合物，后者是纯净物的是（） A、铁矿石、天然气 B、铜、生铁 C、铁、不锈钢D、钢、氧化铁 4. 炼铁的主要原料

25、是（） A、石灰石、焦炭、生铁 B、焦炭、氯酸钾、二氧化锰 C、石灰石、焦炭、铁矿石 D、铁矿石、氧气、二氧化锰 5. 生铁和钢的主要区别是（）A、生铁含杂质，钢不含杂质 B、生铁含碳，钢不含碳 C、生铁不含碳，钢含碳 D、生铁中含碳 2%4.3% ，钢中含碳 0.03%2% 6. 下列物质的颜色不是黑色的是（）A、Fe2O3 B、Fe3O4 C、MnO2 D、CuO 7. 在高炉炼铁的反应中，CO 是（）A、氧化剂 B、还原剂 C、氧化剂 D、提高炉温 8. 下列对物质颜色的描述不正确的是（）、四氧化三铁是黑色的 B、纯铁是黑色的 C、硫酸亚铁溶液是浅绿色的 D、硫酸铜溶液是蓝色的 9. 下

26、列制品中可用生铁制造的有（） 家用铁锅 电动机铁芯 机床底座 化工机械 坦克装甲 医用手术刀 A、 B、 C、 D、 10. 金属 (Ti) 是航空、宇航、军工、电子等方面的必需原料。在生产钛的过程中可用镁在加热条件下与TiCl4 反应制得金属钛，反应的化学方程式为： TiCl4 2 Mg Ti 2 MgCl2 。该反应属于（）A、化合反应 B、分解反应 C、置换反应 D、无法确定 11. 生铁和钢的主要区别在于（） A、生铁和钢的主要成份都是铁，其含碳量不同，性能也不同 B、生铁是铁，钢是铁的氧化物 C、生铁硬而有韧性，既可铸又可煅 D、钢是用铁矿石和焦炭作原料炼制而成 12. 我国劳动人民

27、曾对世界文明作出巨大的贡献，其中青铜器、冶铁、炼钢最早的年代依次是（） A、春秋、战国、商代 B、商代、春秋、战国 C、西汉、春秋、战国 D、西汉、商代、春秋 13. 含氧化铁 80% 的赤铁矿，铁元素的质量分数是() A、63% B、56% C、70%D、80% 来源:Zxxk.Com14. 常见的铁矿石有：磁铁矿( 主要成分是 Fe3O4 )、赤铁矿( 主要成分是 Fe2O3 )、褐铁矿( 主要成分是Fe2O33H2O)、菱铁矿( 主要成分是 FeCO3)、黄铁矿( 主要成分是 FeS2 ) 。其中理论上最适宜炼铁的两种矿石为_ ，理由为_ 。 15. 某钢铁厂高炉炼铁的主要反应过程如下：

28、 来源:Z,xx,k.Com来源:学科网(1) 请在方框内填入相应物质的化学式。（提示： C 在高温下可与 CO2 反应产生 CO ） (2) 写出步骤 的化学方程式：_；来源:学。科。网Z。X。X。K_；_。(3) 从高炉上排出的废气叫高炉废气，请推测高炉废气的主要成份为_ 。 16. 成语“百炼成钢”的化学含义是：将反复烧红的生铁在空气中不断锤打，转化为钢。 请写出其中重要的化学方程式：_。 17. 蛋糕等食品包装中的除氧剂是一种黑色粉末状的固体，失效后带有红褐色。某化学课外兴趣小组为了探究其主要成份，将一包未变质的除氧剂分成两份：一份加入稀盐酸中，发现大量气泡产生；另一份加入到氯化铜溶液

29、中，一段时间后溶液颜色变淡绿色，固体逐渐变红。请回答： (1) 该除氧剂的主要成份是_ ；失效后红褐色固体的主要成分是_ 。 (2) 为了验证上述推断是否正确 , 可以用到一种物理方法，即_ 。 (3) 下列有关说法不正确的是（）A、凡是能与氧气反应的固体物质均可作为食品的除氧剂 、该除氧剂不可用于牛奶果汁等饮料的保鲜 、米饭蛋糕等食品的腐败变质属于缓慢氧化 、一些食品中放小包袋装的氧化钙, 主要是利用其能吸收空气中的氧气 18. 为探究碱式碳酸铜（化学式为 Cu2(OH)2CO3 ）加热分解的产物。取一定量样品进行加热，生成黑色固体，并产生能使澄清石灰水变浑浊的气体。思考并回答： (1) 产

30、生的气体中肯定含有_ 。 来源:学。科。网(2) 对生成的黑色固体物质的猜想是： 可能是炭黑； 可能是铁或铁的氧化物； 可能是氧化铜。你认为上述猜想缺乏依据的是（填编号）_ ，理由是_ 。 ()从上述实验现象，你能否判断有水蒸气产生（填“能”或“不能”）？_；不用任何试剂，你判断是否有水生成的方法是 _ 。19. 生铁含碳约 4% ，钢含碳在 2% 以下。在古代，人们把在高温下烧红的生铁反复锤打，最终使生铁转化为钢，这也是成语“百炼成钢”又作“千锤百炼”的来历。请你写出上述转变中最关键的一步反应的化学方程式： _ 。 金属钛因为有神奇的性能，越来越引起人们的关注。常温下钛不与非金属及强酸反应，而铁、铝、镁等金属却可溶于硫酸、盐酸等强酸。加热时钛却可以和常见的非金属单质反应。钛是军工、航空、电力等工业领域的重要原材料。地壳中的含钛矿石之一是金红石 ( TiO2 )。目前，大规模生产钛的方法是：使金红石与碳粉混合，在高温条件下，再通入氯气制得四氯化钛和一种可燃性气体。该反应的方程式为 _ ，该反应的还原剂是 _ 。 在氩气的气流中，高温下过量的镁跟四氯化钛制得金属钛，反应方程式为： _ 。从上述反应后的混合物中分离出金属钛，写简要的步骤 _ 。