Question

18．四氯化鈦是工業(yè)制備金屬鈦的重要原料，制備四氯化鈦的反應(yīng)原理為：TiO₂+2C+2Cl₂$\frac{\underline{\;800℃\;}}{\;}$TiCl₄+2CO；　　
已知：
Ⅰ．常溫下，四氯化鈦是一種極易水解的無色液體，沸點為136.4℃．
Ⅱ．裝置A中發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)為：MnO₂+4HCl（濃）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$MnCl₂+Cl₂↑+2H₂O．

現(xiàn)用如圖裝置，模擬工業(yè)制備四氯化鈦的生成過程，其主要操作步驟有：
①連接好整套裝置，檢查氣密性；
②當(dāng)D瓶中TiCl₄的量不再增加時，停止加熱，改通CO₂氣體直至電爐中瓷管冷卻為止；
③將TiO₂、碳粉混合裝入管式電爐；其它所用藥品也一并填裝好；
④將電爐升溫至800℃一段時間后，打開分液漏斗活塞并使?jié)恹}酸與MnO₂混合、關(guān)閉、并點燃酒精燈，同時在冷凝管中通冷凝水；
⑤先持續(xù)通入干燥的CO₂氣體一段時間，然后將其活塞關(guān)閉；
試回答下列問題：
（1）請寫出CO₂的電子式：．
（2）正確的操作程序是（填寫操作步驟的序號）①③⑤④②．
（3）操作⑤的目的是排盡裝置內(nèi)的空氣，避免TiCl₄遇空氣中水蒸氣發(fā)生水解．
（4）裝置E的作用是吸收多余的Cl₂及揮發(fā)的HCl，以免污染空氣．
（5）少量TiCl₄露置于潮濕空氣中，可看到的現(xiàn)象是大量白霧產(chǎn)生，其化學(xué)方程式可表示為TiCl₄+4H₂O═4HCl+Ti（OH）₄．
（6）指出該實驗的不足、并改進(jìn)尾氣中含有毒氣體CO，不能被NaOH溶液吸收；可在裝置E后再連接一個燃燒或收集裝置．

Answer 1

分析 裝置A中用二氧化錳與濃鹽酸加熱生成氯氣、二氧化錳和水，據(jù)此書寫化學(xué)方程式；
（1）二氧化碳分子中碳原子最外層有4個電子，氧原子最外層有6個電子，碳原子與氧原子形成兩對共用電子對，據(jù)此書寫電子式；
（2）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(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；
（3）四氯化鈦極易水解，能與裝置中的空氣里的水蒸氣反應(yīng)；
（4）反應(yīng)中有未反應(yīng)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(jìn)行尾氣吸收；
（5）TiCl₄極易與空氣中的水反應(yīng)，會生成Ti（OH）₄和氯化，氯化氫極易溶于水，與空氣中的水結(jié)合形成霧狀物質(zhì)，根據(jù)元素守恒書寫化學(xué)方程式；
（6）根據(jù)該實驗的原理可知，C裝置中產(chǎn)生CO，所以尾氣中含有毒氣體CO，不能被NaOH溶液吸收，會污染空氣．

解答 解：裝置A中用二氧化錳與濃鹽酸加熱生成氯氣、二氧化錳和水，反應(yīng)化學(xué)方程式為MnO₂+4HCl（濃）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$MnCl₂+Cl₂↑+2H₂O，
故答案為：MnO₂+4HCl（濃）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$MnCl₂+Cl₂↑+2H₂O；
（1）二氧化碳分子中碳原子最外層有4個電子，氧原子最外層有6個電子，碳原子與氧原子形成兩對共用電子對，所以二氧化碳的電子式為，
故答案為：；
（2）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(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，操作順序為①③⑤④②，
故答案為：①③⑤④②；
（3）四氯化鈦極易水解，能與裝置中的空氣里的水蒸氣反應(yīng)，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(nèi)的空氣，避免TiCl₄ 遇空氣中水蒸氣發(fā)生水解；
（4）反應(yīng)中有未反應(yīng)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(jìn)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：吸收多余的Cl₂及揮發(fā)的HCl，以免污染空氣；
（5）TiCl₄極易與空氣中的水反應(yīng)，會生成氯化氫，氯化氫極易溶于水，與空氣中的水結(jié)合形成霧狀物質(zhì)，所以看到的現(xiàn)象是大量白霧產(chǎn)生，反應(yīng)的化學(xué)方程式為：TiCl₄+4H₂O═4HCl+Ti（OH）₄ ，
故答案為：大量白霧產(chǎn)生；TiCl₄+4H₂O═4HCl+Ti（OH）₄ ；
（6）根據(jù)該實驗的原理可知，C裝置中產(chǎn)生CO，所以尾氣中含有毒氣體CO，不能被NaOH溶液吸收，會污染空氣，為防止污染空氣，可在裝置E后再連接一個燃燒或收集裝置，
故答案為：尾氣中含有毒氣體CO，不能被NaOH溶液吸收；可在裝置E后再連接一個燃燒或收集裝置．

點評 本題考查物質(zhì)的制備和性質(zhì)探究，為高頻考點，側(cè)重于學(xué)生的分析能力和實驗?zāi)芰Φ目疾�，要根�?jù)實驗原理提出假設(shè)，再結(jié)合物質(zhì)的性質(zhì)加以驗證，側(cè)重于考查學(xué)生的實驗探究能力和對知識的應(yīng)用能力，題目難度中等．