Question

7．鈦被稱(chēng)為“21世紀(jì)的金屬”，其比強(qiáng)度位于金屬之首．工業(yè)上常用金紅石（主要成分TiO₂）為主要原料制取金屬鈦及其化合物，如：TiCl₃、TiO₂．
制取鈦：①TiO₂+2Cl₂+2C$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$TiCl₄+2CO    ②2Mg+TiCl₄$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$ 2MgCl₂+Ti③Ti+2Cl₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$TiCl₄ ④TiCl₄$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$ 2Cl₂↑+Ti鋁還原法制取TiCl₃：

（1）制取鈦的反應(yīng)②常在下列某氣體中進(jìn)行，該氣體可以是d
a．空氣    b．氮?dú)?nbsp;     c．二氧化碳      d．氬氣
（2）TiCl₄在工業(yè)生產(chǎn)中為重要的中間體，寫(xiě)出鋁還原法制取TiCl₃工藝中136℃反應(yīng)器中的化學(xué)反應(yīng)方程式4Al+3TiCl₄$\frac{\underline{\;136℃\;}}{\;}$4AlCl₃+3Ti
（3）TiCl₄可用于制備TiO₂，制備時(shí)向TiCl₄中加入大量水并且加熱可得TiO₂•xH₂O，寫(xiě)出該步反應(yīng)的化學(xué)方程式TiCl₄+（x+2）H₂O$\frac{\underline{\;加熱\;}}{\;}$TiO₂•xH₂O↓+4HCl↑
（4）實(shí)驗(yàn)室模擬反應(yīng)③制TiCl₄的裝置如圖2，已知：TiCl₄在常溫下為液體，空氣中放置時(shí)就易水解，會(huì)產(chǎn)生刺激性煙霧．請(qǐng)回答：

①儀器D的名稱(chēng)是球形干燥管
②儀器B中反應(yīng)的離子方程式為MnO₂+4H⁺+2Cl^-$\frac{\underline{\;加熱\;}}{\;}$Cl₂↑+Mn²⁺+2H₂O
③實(shí)驗(yàn)開(kāi)始時(shí)先點(diǎn)燃甲（填“甲”或“乙”）處酒精燈．
④裝置C中盛裝的液體是c，裝置E中盛裝的液體是d
a．水        b．飽和食鹽水        c．濃硫酸        d．氫氧化鈉溶液
⑤裝置D的主要作用是防止水蒸汽進(jìn)入造成產(chǎn)品水解．

Answer 1

分析 本題模擬工業(yè)上常用金紅石（主要成分TiO₂）為主要原料制取金屬鈦及其化合物TiCl₃和TiO₂，考查了反應(yīng)原理及反應(yīng)環(huán)境，如用熱還原法利用鎂制取Ti時(shí)要防鎂的氧化，選擇在惰性環(huán)境中進(jìn)行，另外實(shí)驗(yàn)室制TiCl₄時(shí)，結(jié)合TiCl₄在常溫下為液體，空氣中放置時(shí)就易水解，會(huì)產(chǎn)生刺激性煙霧的性質(zhì)，通入的氯氣需經(jīng)過(guò)干燥，并提供一個(gè)無(wú)氧環(huán)境，同時(shí)要注意尾氣的處理，據(jù)此解答；
（1）選擇反應(yīng)②制取鈦的環(huán)境時(shí)，只要考慮選擇的氣體不與鎂參加反應(yīng)即可；
（2）鋁與TiCl₄在136℃的條件下發(fā)生置換反應(yīng)生成TiCl₃；
（3）TiCl₄在加熱的條件下遇水水解可得TiO₂•xH₂O，同時(shí)生成HCl氣體；
（4）①結(jié)合常見(jiàn)儀器的結(jié)構(gòu)可確定D的名稱(chēng)；
②實(shí)驗(yàn)室利用二氧化錳和濃鹽酸混合加熱制氯氣，發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為MnO₂+4HCl$\frac{\underline{\;加熱\;}}{\;}$Cl₂↑+MnCl₂+2H₂O，據(jù)此可寫(xiě)出離子反應(yīng)式；
③實(shí)驗(yàn)過(guò)程中要利用生成的氯氣將裝置內(nèi)的空氣排盡；
④為防止生成的TiCl₄水解，氯氣需要干燥，裝置C應(yīng)該是干燥作用，裝置E是為了吸收含氯氣的尾氣，防止污染空氣；
⑤裝置D是一個(gè)干燥裝置，防止外界的水汽進(jìn)入TiCl₄收集裝置里．

解答 解：（1）在加熱或點(diǎn)燃的情況下，鎂能與氧氣、二氧化碳和氮?dú)夥磻?yīng)，則選擇氬氣，故答案為：d；
（2）利用置換反應(yīng)的原理用鋁與TiCl₄反應(yīng)制得TiCl₃，反應(yīng)的方程式為4Al+3TiCl₄$\frac{\underline{\;136℃\;}}{\;}$4AlCl₃+3Ti，故答案為：4Al+3TiCl₄$\frac{\underline{\;136℃\;}}{\;}$4AlCl₃+3Ti；
（3）在加熱的條件下，TiCl₄水解得TiO₂•xH₂O和HCl，反應(yīng)方程式為T(mén)iCl₄+（x+2）H₂O$\frac{\underline{\;加熱\;}}{\;}$TiO₂•xH₂O↓+4HCl↑，故答案為：TiCl₄+（x+2）H₂O$\frac{\underline{\;加熱\;}}{\;}$TiO₂•xH₂O↓+4HCl↑；
（4）①儀器D為球形干燥管，故答案為：球形干燥管；
②根據(jù)反應(yīng)方程式MnO₂+4HCl$\frac{\underline{\;加熱\;}}{\;}$Cl₂↑+MnCl₂+2H₂O可得實(shí)驗(yàn)室制氯氣的離子反應(yīng)式MnO₂+4H⁺+2Cl^-$\frac{\underline{\;加熱\;}}{\;}$Cl₂↑+Mn²⁺+2H₂O，故答案為：MnO₂+4H⁺+2Cl^-$\frac{\underline{\;加熱\;}}{\;}$Cl₂↑+Mn²⁺+2H₂O；
③為了防止Ti被空氣中的氧氣氧化，故要利用生成的氯氣除空氣，則先加熱制氯氣的裝置，故答案為：甲；
④C裝置中盛裝濃硫酸干燥氯氣，利用E中盛裝的氫氧化鈉溶液吸收尾氣中的氯氣，防污染空氣，故答案為：c；d；
⑤因TiCl₄易水解，為防止外界水汽進(jìn)入收集TiCl₄裝置，利用D裝置中的氯化鈣吸水，故答案為：防止水蒸汽進(jìn)入造成產(chǎn)品水解．

點(diǎn)評(píng) 本題考查氯氣的化學(xué)性質(zhì)、金屬冶煉及其性質(zhì)，涉及實(shí)驗(yàn)的基本操作和反應(yīng)原理，屬基礎(chǔ)性考查，難度不大，建議學(xué)生要重視雙基的復(fù)習(xí)，提高分析問(wèn)題解決問(wèn)題的能力．