题目内容
8.四氯化钛是无色液体,沸点为136℃.它极易水解,遇空气中水蒸气即产生“白烟”(TiCl4+H2O=TiOCl2+2HCl↑).在650℃~850℃下,将氯气通过二氧化钛和炭粉的混合物可得到四氯化钛和一种有毒气体.如图是实验室制备TiCl4的部分装置.请回答:
(1)A装置中反应的化学方程式是:MnO2+4HCl(浓)$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$MnCl2+Cl2↑+2H2O.
(2)B装置中试剂为浓硫酸,其作用是干燥氯气.
(3)C装置中的反应方程式为:TiO2+2Cl2+2C$\frac{\underline{\;650-850℃\;}}{\;}$TiCl4+2CO.
(4)D装置中冷凝水的方向为a进b出,该装置的作用为冷凝回流四氯化钛.
(5)请指出此装置的缺陷和不妥之处:
编号 | 装置缺陷和不妥之处 |
① | |
② | |
③ |
分析 装置A是利用二氧化锰和浓盐酸加热反应生成氯气的发生在,通过装置B中的浓硫酸干燥氯气,干燥的氯气通过装置C和碳、二氧化钛加热反应生成四氯化钛蒸气,进入装置D冷却,剩余的氯气最后用氢氧化钠溶液吸收,防止污染空气,
(1)装置中反应是二氧化锰和浓盐酸加热反应生成氯气的反应;
(2)根据制备的氯气中含有杂质水蒸气;
(3)由于TiO2、C、Cl2混合物在高温条件下制得TiCl4和一种有毒气体,根据化学反应中元素种类不变的规律可知:该有毒气体含有碳、氧两种元素,由碳、氧两种元素组成的有毒气体只有一氧化碳;因此TiO2、C、Cl2混合物在高温条件下反应生成TiCl4和一氧化碳;
(4)根据冷凝管内的水流方向由下向上,因为这样可以提高冷凝效果;四氯化钛沸点低,易挥发,所以要用冷凝管冷凝回收;
(5)①根据TiCl4 遇空气中水蒸气发生水解;
②根据TiCl4 水解产生的氯化氢极易溶于水;
③根据氯气通过二氧化钛和炭粉的混合物得到的CO气体有毒.
解答 解:(1)装置中反应是二氧化锰和浓盐酸加热反应生成氯气的反应,反应的化学方程式为:MnO2+4HCl(浓)$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$MnCl2+Cl2↑+2H2O,
故答案为:MnO2+4HCl(浓)$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$MnCl2+Cl2↑+2H2O;
(2)因制备的氯气中含有杂质水蒸气,可用浓硫酸来除去,
故答案为:浓硫酸;干燥氯气;
(3)由于TiO2、C、Cl2混合物在高温条件下制得TiCl4和一种有毒气体,根据化学反应中元素种类不变的规律可知:该有毒气体含有碳、氧两种元素,由碳、氧两种元素组成的有毒气体只有一氧化碳;因此TiO2、C、Cl2混合物在高温条件下反应生成TiCl4和一氧化碳;
该反应的化学方程式为:TiO2+2Cl2+2C $\frac{\underline{\;650-850℃\;}}{\;}$ TiCl4+2CO,
故答案为:TiO2+2Cl2+2C$\frac{\underline{\;650-850℃\;}}{\;}$ TiCl4+2CO;
(4)因根据冷凝管内的水流方向由下向上,即a进b出,因为这样可以提高冷凝效果;四氯化钛是无色液体,沸点为136℃较低,受热易挥发,所以冷凝管冷凝回收,故答案为:a;b;冷凝回流四氯化钛;
(5)①、因TiCl4 遇空气中水蒸气发生水解,缺少阻止水蒸气进入D的装置,所以TiCl4 遇空气中水蒸气发生水解,缺少阻止水蒸气进入D的装置;
②、因TiCl4 水解产生的氯化氢极易溶于水,需要加上防倒吸的装置,所以TiCl4 水解产生的氯化氢极易溶于水,需要加上防倒吸的装置;
③、因氯气通过二氧化钛和炭粉的混合物得到的CO气体有毒,缺少CO的处理装置,所以由于CO气体有毒,缺少CO的处理装置.
故答案为:
编号 | 装置缺陷和不妥之处 |
① | 不能阻止E装置的水汽进入D装置,而引起四氯化钛水解 |
② | 由于氯化氢和氯气易溶于氢氧化钠溶液,E装置会产生倒吸现象 |
③ | 不能防止CO的逸出 |
点评 本题是结合物质制备考查了基本实验操作,是一道综合性较强的实验题,考查考生分析实验装置并评价实验方案的能力,题目难度中等.
A. | 粗铜作阴极? | |
B. | 用CuSO4作电解质溶液 | |
C. | 阳极只发生Cu-2e-═Cu2+反应,其它杂质沉淀为阳极泥 | |
D. | 电解质溶液的组成和浓度都不改变? |
A. | SO32-→S | B. | HCl→Cl2 | C. | Fe→Fe3+ | D. | NO→NO2 |
下列分析正确的是( )
A. | 用98%的浓硫酸配制溶解所用的4.5 mol•L-1的稀硫酸,只需3种玻璃仪器 | |
B. | 步骤②目的是将溶液Ⅰ中的Fe2+充分转化成Fe3+,实验操作是向溶液Ⅰ中通入足量的氯气 | |
C. | 利用Cu(OH)2替代CuO也可调节溶液pH而不影响实验结果 | |
D. | 步骤④之后的实验操作是蒸干溶剂结晶,所需仪器是蒸发皿、玻璃棒、酒精灯、泥三角、三脚架 |
苯 | 溴 | 溴苯 | |
密度/g•cm-3 | 0.88 | 3.10 | 1.50 |
沸点/℃ | 80 | 59 | 156 |
水中溶解度 | 微溶 | 微溶 | 微溶 |
(1)在a中加入15mL无水苯和少量铁屑.在b中小心加入4.0mL 液溴.向a中滴入几滴液溴,有白雾产生,是因为生成了HBr气体.继续滴加至液溴滴完.装置d中NaOH溶液的作用是吸收HBr和Br2.
(2)反应过程中,a外壁温度升高,为提高原料利用率,利用温度计控制温度,适宜的温度范围为(填序号)C.
A.>156℃B. 59℃-80℃C.<59℃
(3)液溴滴完后,经过下列步骤分离提纯:
①向a中加入10mL水,然后过滤除去未反应的铁屑;
②滤液依次用10mL水、8mL10%的NaOH溶液、10mL水洗涤.NaOH溶液洗涤的作用是除去未反应的Br2;
③向分离出的粗溴苯中加入少量的无水氯化钙,静置、过滤.加入氯化钙的目的是干燥或除去粗溴苯中的水.
(4)经过上述分离操作后,粗溴苯中还含有的主要杂质为苯,要进一步提纯,下列操作中必须的是C(填入正确选项前的字母).
A.重结晶 B.过滤 C.蒸馏 D.萃取.