Question

12．四氯化鈦（TiCl₄）是工業(yè)上制備金屬鈦的重要原料．常溫下，它是一種極易水解的無色液體，沸點為136.4℃．工業(yè)制備TiCl₄和鈦的反應分別為：
TiO₂+2C+2Cl₂$\frac{\underline{\;800℃\;}}{\;}$TiCl₄+2CO； TiCl₄+2Mg $\frac{\underline{\;800℃\;}}{Ar}$Ti+2MgCl₂
如圖是實驗室制備TiCl₄的反應裝置，主要操作步驟：
①連接好整套裝置，在通Cl₂前先通入CO₂氣體并持續(xù)一段時間；
②當錐形瓶中TiCl₄的量不再增加時，停止加熱，從側管中改通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℃，一段時間后改通Cl₂，同時在冷凝管中通冷凝水．

試回答下列問題：
（1）正確的操作順序為（填序號）③①④②；
（2）裝置A中的反應的離子方程式為MnO₂+4H⁺+2Cl^-$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Mn²⁺+Cl₂↑+2H₂O；
（3）操作①的目的是排盡裝置內的空氣，避免TiCl₄遇空氣中水蒸氣發(fā)生水解；
（4）裝置D中冷凝管進水口的位置是（填a或b）b，裝置E的作用是吸收多余的Cl₂，以免污染空氣；
（5）工業(yè)上常用金屬鎂在800℃高溫和氬氣氛圍中還原TiCl₄的方法制備鈦，氬氣的作用是防止Mg和Ti被空氣中氧氣氧化．

Answer 1

分析 （1）實驗時，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，反應完畢后，繼續(xù)通入二氧化碳，將裝置內的氯氣、CO等排出；
（2）裝置A中用于制備氯氣，反應加熱，應為二氧化錳和濃鹽酸的反應；
（3）四氯化鈦極易水解，能與裝置中的空氣里的水蒸氣反應；
（4）冷凝管水流應逆流效果好，反應中有未反應的氯氣及揮發(fā)出來的氯化氫，會污染空氣，所以要用氫氧化鈉溶液進行尾氣吸收；
（5）在800℃高溫和氬氣氛圍中還原TiCl₄的方法制備鈦，目的是為了防止金屬被空氣中的氧氣氧化．

解答 解：（1）實驗時，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，反應完畢后，繼續(xù)通入二氧化碳，將裝置內的氯氣、CO等排出，操作順序為③①④②，
故答案為：③①④②；
（2）裝置A中用于制備氯氣，反應加熱，應為二氧化錳和濃鹽酸的反應，反應的離子方程式為MnO₂+4H⁺+2 Cl^-$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Mn²⁺+Cl₂↑+2H₂O，
故答案為：MnO₂+4H⁺+2Cl^-$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Mn²⁺+Cl₂↑+2H₂O；
（3）四氯化鈦極易水解，能與裝置中的空氣里的水蒸氣反應，所以在通Cl₂前先通入CO₂氣體并持續(xù)一段時間，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：排盡裝置內的空氣，避免TiCl₄ 遇空氣中水蒸氣發(fā)生水解；
（4）由b進冷水起冷凝作用好，反應中有未反應的氯氣及揮發(fā)出來的氯化氫，會污染空氣，所以要用氫氧化鈉溶液進行尾氣吸收，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．
（5）工業(yè)上常用金屬鎂在800℃高溫和氬氣氛圍中還原TiCl₄的方法制備鈦：TiCl₄+2Mg$\frac{\underline{\;800°C\;}}{\;}$ Ti+2MgCl₂，氬氣的作用為防止Mg和Ti被空氣中氧氣氧化，
故答案為：防止Mg和Ti被空氣中氧氣氧化．

點評 本題考查物質的制備和性質探究，為高頻考點，側重于學生的分析能力和實驗能力的考查，要根據(jù)實驗原理提出假設，再結合物質的性質加以驗證，側重于考查學生的實驗探究能力和對知識的應用能力，題目難度中等．