Question

5．某化學興趣小組同學以TiO₂和CCl₄為原料在實驗室制取液態(tài)TiCl₄，裝置如圖所示．

有關信息如下：
①反應原理：TiO₂（s）+CCl₄（g）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$ TiCl₄（g）+CO₂（g）
②反應條件：無水無氧且加熱
③有關物質性質如下表：

物質	熔點/℃	沸點/℃	其他
CCl4	-23	76	與TiCl4互溶
TiCl4	-25	136	遇潮濕空氣產生白霧

請回答下列問題：
（1）儀器A的名稱是球形干燥管，其中裝的試劑不可能是（填序號）B．
A．堿石灰       B．無水硫酸銅       C．氧化鈣        D．燒堿
（2）整個實驗過程中通N₂的目的是排除裝置中的空氣，保證反應在無水無氧環(huán)境下進行．
（3）裝置E中的試劑是濃硫酸；興趣小組的甲同學認為實驗中E裝置不能換成A裝置，理由是A裝置不能吸收空氣中的氧氣，不能保證反應在無氧環(huán)境下進．
（4）實驗開始前的操作包括：組裝儀器、檢查裝置的氣密性、加裝藥品、通N₂一段時間后點燃酒精燈．
（5）欲分離D中的液態(tài)混合物，所采用操作的名稱是蒸餾．
（6）TiCl₄還可由TiO₂和焦炭、氯氣在加熱下反應制得，同時有CO產生，反應的化學方程式為TiO₂+2Cl₂+2C $\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$TiCl₄+2CO；反應所需氯氣可通過電解飽和食鹽水制得，現電解1L飽和食鹽水，當轉移的電子數為0.1N_A時，該溶液的pH值為13．

Answer 1

分析 （1）儀器A為球形干燥管；無水硫酸銅吸水效率太低，一般不用作干燥劑；
（2）實驗的反應條件為：無水無氧且加熱，應保證實驗在無水無氧環(huán)境下進行；
（3）由于TiCl₄遇潮濕空氣產生白霧，發(fā)生水解反應，且反應在無氧條件下進行，故E裝置作用是防止空氣中水蒸氣、氧氣進入；A裝置不能吸收空氣中的氧氣；
（4）反應得到氣體TiCl₄與二氧化碳，裝置氣密性要好，在加裝藥品之前應檢驗裝置的氣密性；
（5）D中的液態(tài)混合物為TiCl₄與未反應的CCl₄，二者互溶，分離互溶的液體采取蒸餾方法；
（6）TiO₂和焦炭、氯氣在加熱下反應制得TiCl₄，同時有CO產生；電解發(fā)生反應：2NaCl+2H₂O$\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$2NaOH+H₂↑+Cl₂↑，由轉移電子根據方程式計算NaOH物質的量，再計算c（NaOH），根據c（H⁺）=$\frac{{K}_{w}}{c（O{H}^{-}）}$計算溶液中氫離子濃度，再根據pH=-lgc（H⁺）．

解答 解：（1）儀器A為球形干燥管；堿石灰、氧化鈣、燒堿具有很強的吸水性，可以用于干燥氮氣，而無水硫酸銅吸水效率太低，一般不用作干燥劑，
故答案為：球形干燥管；B；
（2）實驗的反應條件為：無水無氧且加熱，應保證實驗在無水無氧環(huán)境下進行，而裝置中有空氣，通入氮氣的目的是：排除裝置中的空氣，保證反應在無水無氧環(huán)境下進行，
故答案為：排除裝置中的空氣，保證反應在無水無氧環(huán)境下進行；
（3）由于TiCl₄遇潮濕空氣產生白霧，發(fā)生水解反應，且反應在無氧條件下進行，故E裝置作用是防止空氣中水蒸氣、氧氣進入，E中盛放的試劑為濃硫酸；A裝置可以吸收水，但不能不能吸收空氣中的氧氣，不能保證反應在無氧環(huán)境下進，故E裝置不能換成A裝置，
故答案為：濃硫酸；A裝置不能吸收空氣中的氧氣，不能保證反應在無氧環(huán)境下進；
（4）反應得到氣體TiCl₄與二氧化碳，裝置氣密性要好，在加裝藥品之前應檢驗裝置的氣密性，
故答案為：檢查裝置的氣密性；
（5）D中的液態(tài)混合物為TiCl₄與未反應的CCl₄，二者互溶，采取蒸餾方法進行分離，
故答案為：蒸餾；
（6）TiO₂和焦炭、氯氣在加熱下反應制得TiCl₄，同時有CO產生，反應方程式為：TiO₂+2Cl₂+2C $\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$TiCl₄+2CO；電解發(fā)生反應：2NaCl+2H₂O$\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$2NaOH+H₂↑+Cl₂↑，當轉移的電子數為0.1N_A時，即轉移電子為0.1mol，由方程式可知生成NaOH為0.1mol，反應中c（NaOH）=$\frac{0.1mol}{1L}$=0.1mol/L，故溶液中c（H⁺）=$\frac{1{0}^{-14}}{0.1}$mol/L=10^-13mol/L，則溶液pH=-lgc（H⁺）=-lg10^-13=13，
故答案為：TiO₂+2Cl₂+2C $\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$TiCl₄+2CO；13．

點評 本題考查實驗制備方案，明確原理是解題關鍵，側重考查學生裝置的分析評價，注意對題目信息的提取與應用，是對學生綜合能力的考查，難度中等．