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(wú)色液體，沸點(diǎn)為136.4℃．工業(yè)制備TiCl₄和鈦的反應(yīng)分別為：
TiO₂+2C+2Cl₂$\frac{\underline{\;800℃\;}}{\;}$TiCl₄+2CO； TiCl₄+2Mg $\frac{\underline{\;800℃\;}}{Ar}$Ti+2MgCl₂
如圖是實(shí)驗(yàn)室制備TiCl₄的反應(yīng)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(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(wèn)題：
（1）正確的操作順序?yàn)椋ㄌ钚蛱?hào)）③①④②；
（2）裝置A中的反應(yīng)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(nèi)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(jìn)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(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）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）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）冷凝管水流應(yīng)逆流效果好，反應(yīng)中有未反應(yīng)的氯氣及揮發(fā)出來(lái)的氯化氫，會(huì)污染空氣，所以要用氫氧化鈉溶液進(jìn)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(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）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⁺+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(yīng)，所以在通Cl₂前先通入CO₂氣體并持續(xù)一段時(shí)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）由b進(jìn)冷水起冷凝作用好，反應(yīng)中有未反應(yīng)的氯氣及揮發(fā)出來(lái)的氯化氫，會(huì)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：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(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．