Question

10．TiCl₄是由鈦精礦（主要成分為TiO₂）制備鈦（Ti）的重要中間產物，制備純TiCl₄的流程示意圖如下：

資料：TiCl₄及所含雜質氯化物的性質

化合物	SiCl4	TiCl4	AlCl3	FeCl3	MgCl2
沸點/℃	58	136	181（升華）	316	1412
熔點/℃	-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，加碳生成CO和CO₂可使反應得以進行．
已知：TiO₂（s）+2Cl₂（g）=TiCl₄（g）+O₂（g）△H₁=+175.4kJ•mol^-1
2C（s）+O₂（g）=2CO（g）△H₂=-220.9kJ•mol^-1
①沸騰爐中加碳氯化生成TiCl₄（g）和CO（g）的熱化學方程式：TiO₂（s）+2Cl₂（g）+2C（s）=TiCl₄（g）+2CO（g）△H=-45.5kJ•mol^-1．
②氯化過程中CO和CO₂可以相互轉化，根據(jù)如圖判斷：CO₂生成CO反應的△H＞0（填“＞”“＜”或“=”），判斷依據(jù)：溫度越高，CO的物質的量越多而CO₂的物質的量少，說明CO₂生成CO的反應是吸熱反應．

③氯化反應的尾氣須處理后排放，尾氣中的HCl和Cl₂經吸收可得粗鹽酸、FeCl₃溶液，則尾氣的吸收液依次是飽和食鹽水、氯化亞鐵溶液．
④氯化產物冷卻至室溫，經過濾得到粗TiCl₄混合液，則濾渣中含有TiO₂、C．
（2）精制過程：粗TiCl₄經兩步蒸餾得純TiCl₄．示意圖如下：

物質a是SiCl₄，T₂應控制在136℃左右．

Answer 1

分析 由制備純TiCl₄的流程示意圖，鈦精礦與氯氣、C發(fā)生氯化過程，反應為TiO₂+2Cl₂+2C$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$TiCl₄+2CO，結合表格中數(shù)據(jù)可知，蒸餾得到純TiCl₄，
（1）①由I．TiO₂（s）+2Cl₂（g）=TiCl₄（g）+O₂（g）△H₁=+175.4kJ•mol^-1
II.2C（s）+O₂（g）=2CO（g）△H₂=-220.9kJ•mol^-1，
結合蓋斯定律可知，I+II得到TiO₂（s）+2Cl₂（g）+2C（s）=TiCl₄（g）+2CO（g）；
②氯化過程中CO和CO₂可以相互轉化，溫度高時CO的物質的量多、CO₂的物質的量少；
③尾氣中的HCl和Cl₂經吸收可得粗鹽酸、FeCl₃溶液，食鹽水吸收HCl，氯化亞鐵吸收氯氣；
④過濾得到粗TiCl₄混合液，可能混有反應物中固體物質；
（2）粗TiCl₄經兩步蒸餾得純TiCl₄，由圖及表格數(shù)據(jù)可知，先分離出SiCl₄，后分離出TiCl₄．

解答 解：由制備純TiCl₄的流程示意圖，鈦精礦與氯氣、C發(fā)生氯化過程，反應為TiO₂+2Cl₂+2C$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$TiCl₄+2CO，結合表格中數(shù)據(jù)可知，蒸餾得到純TiCl₄，
（1）①由I．TiO₂（s）+2Cl₂（g）=TiCl₄（g）+O₂（g）△H₁=+175.4kJ•mol^-1
II.2C（s）+O₂（g）=2CO（g）△H₂=-220.9kJ•mol^-1，
結合蓋斯定律可知，I+II得到TiO₂（s）+2Cl₂（g）+2C（s）=TiCl₄（g）+2CO（g），△H=（+175.4kJ•mol^-1）+（-220.9kJ•mol^-1）=-45.5kJ•mol^-1，
即熱化學方程式為TiO₂（s）+2Cl₂（g）+2C（s）=TiCl₄（g）+2CO（g）△H=-45.5kJ•mol^-1，
故答案為：TiO₂（s）+2Cl₂（g）+2C（s）=TiCl₄（g）+2CO（g）△H=-45.5kJ•mol^-1；
②因溫度越高，CO的物質的量越多而CO₂的物質的量少，說明CO₂生成CO的反應是吸熱反應，所以△H＞0，
故答案為：＞；溫度越高，CO的物質的量越多而CO₂的物質的量少，說明CO₂生成CO的反應是吸熱反應；
③尾氣中的HCl和Cl₂經吸收可得粗鹽酸、FeCl₃溶液，食鹽水吸收HCl，氯化亞鐵吸收氯氣生成氯化鐵，則尾氣的吸收液依次是飽和食鹽水、氯化亞鐵溶液，
故答案為：飽和食鹽水、氯化亞鐵溶液；
④由反應可知，氯化產物冷卻至室溫，經過濾得到粗TiCl₄混合液，則濾渣中含有TiO₂、C，
故答案為：TiO₂、C；
（2）粗TiCl₄經兩步蒸餾得純TiCl₄，由圖及表格數(shù)據(jù)可知，先分離出SiCl₄，后分離出TiCl₄，則先控制溫度T₁為58℃左右時分離出物質a為SiCl₄，控制溫度T₂為136℃左右時分離出純TiCl₄，故答案為：SiCl₄；136℃左右．

點評 本題考查物質的制備實驗，為高頻考點，把握流程中發(fā)生的反應、混合物分離提純、發(fā)生的反應為解答的關鍵，側重分析與實驗能力的考查，注意反應原理與實驗的結合，題目難度不大．