Question

【題目】[2017·北京]TiCl4是由鈦精礦（主要成分為TiO2）制備鈦（Ti）的重要中間產(chǎn)物，制備純TiCl4的流程示意圖如下：

資料：TiCl4及所含雜質(zhì)氯化物的性質(zhì)

化合物	SiCl4	TiCl4	AlCl3	FeCl3	MgCl2
沸點(diǎn)/℃	58	136	181（升華）	316	1412
熔點(diǎn)/℃	69	25	193	304	714
在TiCl4中的溶解性	互溶	——	微溶		難溶

（1）氯化過程：TiO2與Cl2難以直接反應(yīng)，加碳生成CO和CO2可使反應(yīng)得以進(jìn)行。

已知：TiO2(s)+2 Cl2(g)= TiCl4(g)+ O2(g) ΔH1=+175.4 kJ·mol1

2C(s)+O2(g)=2CO(g) ΔH2=220.9 kJ·mol1

① 沸騰爐中加碳氯化生成TiCl4(g)和CO(g)的熱化學(xué)方程式：_______________________。

② 氯化過程中CO和CO2可以相互轉(zhuǎn)化，根據(jù)如圖判斷：CO2生成CO反應(yīng)的ΔH_____0（填“＞”“＜”或“=”），判斷依據(jù)：_______________。

③ 氯化反應(yīng)的尾氣須處理后排放，尾氣中的HCl和Cl2經(jīng)吸收可得粗鹽酸、FeCl3溶液，則尾氣的吸收液依次是__________________________。

④ 氯化產(chǎn)物冷卻至室溫，經(jīng)過濾得到粗TiCl4混合液，則濾渣中含有_____________。

（2）精制過程：粗TiCl4經(jīng)兩步蒸餾得純TiCl4。示意圖如下：

物質(zhì)a是______________，T2應(yīng)控制在_________。

Answer 1

【答案】（1）①TiO2(s)+2Cl2(g)+2C(s)=TiCl4(g)+2CO(g) △H=45.5 kJ/mol

②> 隨溫度升高，CO含量增大，說明生成CO的反應(yīng)是吸熱反應(yīng)

③H2O、FeCl2溶液、NaOH溶液

④MgCl2、AlCl3、FeCl3

（2）SiCl4 高于136℃，低于181℃

【解析】（1）①生成TiCl4和CO的反應(yīng)方程式為TiO2＋2Cl2＋2C=TiCl4＋2CO，根據(jù)蓋斯定律，兩式相加，得到TiO2(s)+2Cl2(g)+2C(s)=TiCl4(g)+2CO(g) △H=ΔH1+ΔH2=（220.9 kJ·mol1）+（+175.4 kJ·mol1）=45.5kJ·mol－1。②根據(jù)圖像，隨著溫度的升高，CO的濃度增加，CO2濃度降低，說明升高溫度，平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，即△H>0。③尾氣中的HCl經(jīng)水吸收可得到粗鹽酸，然后再將Cl2通入FeCl2溶液中，最后用氫氧化鈉溶液吸收剩余酸性氣體。④資料中已經(jīng)給出“TiCl4及所含雜質(zhì)氯化物的性質(zhì)”一覽表，因此氯化過程中生成的MgCl2、AlCl3、FeCl3只有少量溶解在液態(tài)TiCl4中，而SiCl4完全溶解在TiCl4中，因此過濾得到粗TiCl4混合液時(shí)濾渣中含有上述難溶物和微溶物。濾渣應(yīng)為MgCl2、AlCl3、FeCl3。（2）根據(jù)資料，SiCl4的沸點(diǎn)最低，先蒸餾出來，因此物質(zhì)a為SiCl4，根據(jù)流程目的，為了得到純凈的TiCl4，后續(xù)溫度需控制在稍微大于136℃，但小于181℃。