Question

15．四氯化鈦是無色液體，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．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將TiO₂、炭粉混合均勻后，裝入管式電爐中；
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；
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）儀器c的名稱分液漏斗，冷凝管從b（填“a”或“b”）口進(jìn)水；
（2）正確的操作順序?yàn)椋ㄌ钚蛱?hào)）①③④②
（3）A裝置中的反應(yīng)的離子方程式為MnO₂+4H⁺+2Cl^-$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Mn²⁺+Cl₂↑+2H₂O
（4）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
（5）D裝置的作用是冷凝四氯化鈦
（6）干燥管中無水CaCl₂的作用是防止E中的水蒸氣進(jìn)入D中，使TiCl₄水解
（7）該實(shí)驗(yàn)還需要改進(jìn)的地方是：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 裝置A是利用二氧化錳和濃鹽酸加熱反應(yīng)生成氯氣的發(fā)生，再通過裝置B中的濃硫酸干燥氯氣，干燥的氯氣通過裝置C和碳、二氧化鈦加熱反應(yīng)生成四氯化鈦蒸氣，進(jìn)入裝置D冷卻，剩余的氯氣最后用氫氧化鈉溶液吸收，防止污染空氣，
（1）根據(jù)作用和外觀判斷儀器，根據(jù)采用逆流冷卻的效果好判斷進(jìn)水口；
（2）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；
（3）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)；
（4）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；
（5）四氯化鈦沸點(diǎn)低，易揮發(fā)，所以要用冷凝管冷凝回收；
（6）干燥管中無水CaCl₂吸收水蒸氣，防止進(jìn)入D中；
（7）根據(jù)該實(shí)驗(yàn)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(huì)污染空氣．

解答 解：（1）儀器C為分液漏斗；根據(jù)冷凝管內(nèi)的水流方向由下向上，即a進(jìn)b出，因?yàn)檫@樣可以提高冷凝效果；
故答案為額：分液漏斗；b；
（2）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)棰佗邰堍冢?br />故答案為：①③④②；
（3）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)，反應(yīng)的離子方程式為MnO₂+4H⁺+2Cl^-$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Mn²⁺+Cl₂↑+2H₂O；
故答案為：MnO₂+4H⁺+2Cl^-$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Mn²⁺+Cl₂↑+2H₂O；     
（4）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；                                                              
（5）由題可知：四氯化鈦是無色液體，沸點(diǎn)為136℃較低，受熱易揮發(fā)，所以冷凝管冷凝回收；
故答案為：冷凝四氯化鈦；                                                       
（6）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；                                                          
（7）根據(jù)該實(shí)驗(yàn)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(huì)污染空氣，為防止污染空氣，可在裝置E后再連接一個(gè)燃燒或收集裝置；
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) 本題考查物質(zhì)的制備和性質(zhì)探究，為高頻考點(diǎn)，側(cè)重于學(xué)生的分析能力和實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ目疾�，要根�?jù)實(shí)驗(yàn)原理提出假設(shè)，再結(jié)合物質(zhì)的性質(zhì)加以驗(yàn)證，側(cè)重于考查學(xué)生的實(shí)驗(yàn)探究能力和對(duì)知識(shí)的應(yīng)用能力，題目難度中等．