Question

20．四氯化鈦是無(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．下圖是某科研小組制備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
試回答下列問題：
（1）正確的操作順序?yàn)椋ㄌ钚蛱?hào)）③①④②．
（2）C裝置中的反應(yīng)的化學(xué)方程式為TiO₂+2Cl₂+2C $\frac{\underline{\;650℃～850℃\;}}{\;}$TiCl₄+2CO．
（3）B中的試劑為濃硫酸； 其作用是干燥氯氣．
（4）D裝置的作用是冷凝回流四氯化鈦．
（5）干燥管中無(wú)水CaCl₂的作用是防止E中的水蒸氣進(jìn)入D中，使TiCl₄水解．
（6）從環(huán)境保護(hù)的角度，提出一個(gè)優(yōu)化方案：在尾氣出口處加一點(diǎn)燃的酒精燈或增加一尾氣處理裝置．

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）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；
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）根據(jù)制備的氯氣中含有雜質(zhì)水蒸氣；
（4）四氯化鈦沸點(diǎn)低，易揮發(fā)，所以要用冷凝管冷凝回收；
（5）四氯化鈦極易水解，氫氧化鈉溶液中有水蒸汽，據(jù)此答題；
（6）根據(jù)C裝置中發(fā)生的反應(yīng)是在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CO可知，裝置尾氣中有CO，會(huì)污染空氣．

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）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；
（3）因制備的氯氣中含有雜質(zhì)水蒸氣，可用濃硫酸來(lái)除去，
故答案為：濃硫酸；干燥氯氣；
（4）四氯化鈦是無(wú)色液體，沸點(diǎn)為136℃較低，受熱易揮發(fā)，所以冷凝管冷凝回流四氯化鈦，
故答案為：冷凝回流四氯化鈦；
（5）四氯化鈦極易水解，氫氧化鈉溶液中有水蒸汽，所以干燥管中無(wú)水CaCl₂的作用是防止E中的水蒸氣進(jìn)入D中，使TiCl₄水解，
故答案為：防止E中的水蒸氣進(jìn)入D中，使TiCl₄水解；
（6）根據(jù)C裝置中發(fā)生的反應(yīng)是在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CO可知，裝置尾氣中有CO，會(huì)污染空氣，所以在尾氣出口處加一點(diǎn)燃的酒精燈或增加一尾氣處理裝置，
故答案為：在尾氣出口處加一點(diǎn)燃的酒精燈或增加一尾氣處理裝置．

點(diǎn)評(píng) 本題是結(jié)合物質(zhì)制備考查了基本實(shí)驗(yàn)操作，是一道綜合性較強(qiáng)的實(shí)驗(yàn)題，考查考生分析實(shí)驗(yàn)裝置并評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)方案的能力．