Question

16．四氯化鈦是無(wú)色液體，沸點(diǎn)為136℃．它極易水解，遇空氣中水蒸氣即產(chǎn)生“白煙”（TiCl₄+H₂O═TiOCl₂+2HCl↑），在650℃～850℃下，將氯氣通過(guò)二氧化鈦和炭粉的混合物可得到四氯化鈦和一種有毒氣體．下圖是實(shí)驗(yàn)室制備TiCl₄的反應(yīng)裝置，其主要操作步驟如下：
①連接好整套裝置，在通Cl₂前先通入CO₂氣體并持續(xù)一段時(shí)間；
②當(dāng)錐形瓶中TiCl₄的量不再增加時(shí)，停止加熱，從側(cè)管中改通CO₂氣體直到電爐中的瓷管冷卻為止；
③將TiO₂、炭粉混合均勻后，裝入管式電爐中；
④將電爐升溫到800℃，一段時(shí)間后改通Cl₂，同時(shí)在冷凝管中通冷凝水．

試回答下列問(wèn)題：
（1）正確的操作順序?yàn)椋ㄌ钚蛱?hào)）③①④②．
（2）裝置A中的反應(yīng)的離子方程式為MnO₂+4H⁺+2Cl^-$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Mn²⁺+Cl₂↑+2H₂O．
（3）C裝置中的反應(yīng)方程式為：TiO₂+2Cl₂+2C $\frac{\underline{\;650℃～850℃\;}}{\;}$TiCl₄+2CO．
（4）操作①的目的是排盡裝置內(nèi)的空氣，避免TiCl₄遇空氣中水蒸氣發(fā)生水解．
（5）裝置D中冷凝管進(jìn)水口的位置是（填a或b）b，裝置E的作用是吸收多余的Cl₂及揮發(fā)的HCl，以免污染空氣．

Answer 1

分析 （1）實(shí)驗(yàn)時(shí)，先裝入藥品，然后通入二氧化碳，將容器中的水蒸氣、氧氣等排除，加熱反應(yīng)，反應(yīng)完畢后，繼續(xù)通入二氧化碳，將裝置內(nèi)的氯氣、CO等排出；
（2）裝置A中用于制備氯氣，反應(yīng)加熱，應(yīng)為二氧化錳和濃鹽酸的反應(yīng)；
（3）由于TiO₂、C、Cl₂混合物在高溫條件下制得TiCl₄和一種有毒氣體，根據(jù)化學(xué)反應(yīng)中元素種類(lèi)不變的規(guī)律可知：該有毒氣體含有碳、氧兩種元素，由碳、氧兩種元素組成的有毒氣體只有一氧化碳；因此TiO₂、C、Cl₂混合物在高溫條件下反應(yīng)生成TiCl₄和一氧化碳；
（4）四氯化鈦極易水解，能與裝置中的空氣里的水蒸氣反應(yīng)；
（5）根據(jù)采用逆流冷卻的效果好判斷進(jìn)水口，反應(yīng)中有未反應(yīng)的氯氣及揮發(fā)出來(lái)的氯化氫，會(huì)污染空氣，所以要用氫氧化鈉溶液進(jìn)行尾氣吸收．

解答 解：（1）實(shí)驗(yàn)時(shí)，先裝入藥品，然后通入二氧化碳，將容器中的水蒸氣、氧氣等排除，加熱反應(yīng)，反應(yīng)完畢后，繼續(xù)通入二氧化碳，將裝置內(nèi)的氯氣、CO等排出，操作順序?yàn)棰邰佗堍冢?br />故答案為：③①④②；
（2）裝置A中用于制備氯氣，反應(yīng)加熱，應(yīng)為二氧化錳和濃鹽酸的反應(yīng)，反應(yīng)的離子方程式為MnO₂+4H⁺+2 Cl^-$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Mn²⁺+Cl₂↑+2H₂O，
故答案為：MnO₂+4H⁺+2 Cl^-$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Mn²⁺+Cl₂↑+2H₂O；
（3）由于TiO₂、C、Cl₂混合物在高溫條件下制得TiCl₄和一種有毒氣體，根據(jù)化學(xué)反應(yīng)中元素種類(lèi)不變的規(guī)律可知：該有毒氣體含有碳、氧兩種元素，由碳、氧兩種元素組成的有毒氣體只有一氧化碳；因此TiO₂、C、Cl₂混合物在高溫條件下反應(yīng)生成TiCl₄和一氧化碳，該反應(yīng)的化學(xué)方程式為：TiO₂+2Cl₂+2C $\frac{\underline{\;650℃～850℃\;}}{\;}$TiCl₄+2CO，
故答案為：TiO₂+2Cl₂+2C $\frac{\underline{\;650℃～850℃\;}}{\;}$TiCl₄+2CO；
（4）四氯化鈦極易水解，能與裝置中的空氣里的水蒸氣反應(yīng)，所以在通Cl₂前先通入CO₂氣體并持續(xù)一段時(shí)間，排盡裝置中的空氣，避免TiCl₄ 遇空氣中水蒸氣發(fā)生水解，
故答案為：排盡裝置內(nèi)的空氣，避免TiCl₄ 遇空氣中水蒸氣發(fā)生水解；
（5）根據(jù)采用逆流冷卻的效果好可知，進(jìn)水口應(yīng)為b，反應(yīng)中有未反應(yīng)的氯氣及揮發(fā)出來(lái)的氯化氫，會(huì)污染空氣，所以要用氫氧化鈉溶液進(jìn)行尾氣吸收，所以E的作用是吸收多余的Cl₂及揮發(fā)的HCl，以免污染空氣，
故答案為：b；吸收多余的Cl₂及揮發(fā)的HCl，以免污染空氣．

點(diǎn)評(píng) 本題考查物質(zhì)的制備和性質(zhì)探究，為高頻考點(diǎn)，側(cè)重于學(xué)生的分析能力和實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ目疾椋�要根�?jù)實(shí)驗(yàn)原理提出假設(shè)，再結(jié)合物質(zhì)的性質(zhì)加以驗(yàn)證，側(cè)重于考查學(xué)生的實(shí)驗(yàn)探究能力和對(duì)知識(shí)的應(yīng)用能力，題目難度中等．