Question

20．TiO₂既是制备其他含钛化合物的原料，又是一种性能优异的白色颜料．实验室利用反应TiO₂（s）+2CCl₄（g）→TiCl₄（g）+CO₂（g），在无水无氧条件下，制取TiCl₄实验装置示意图如下：
有关性质如下表

物质	熔点/℃	沸点/℃	其他
CCl4	-23	76	与TiCl4互溶
TiCl4	-25	136	遇潮湿空气产生白雾

（1）仪器A的名称是干燥管，装置E中的试剂是浓硫酸．
（2）反应结束前依次进行如下操作：①停止通氮气  ②熄灭酒精灯  ③冷却至室温．正确的顺序为②③①（填序号）．
（3）欲分离D中的液态混合物，所采用操作的名称是蒸馏．
（4）使用冰水混合物的目的是冷却TiCl₄气体．
（5）TiCl₄ 遇到湿空气发生强烈的水解，其中一种物质是H₂TiO₃，试写出该水解反应方程式TiCl₄+3H₂O═H₂TiO₃↓+4HCl．
（6）实验室用含量为97%的TiO₂10克，用上述方法制备TiCl₄，最终得到19.8克的产品，则TiO₂的转化率为85.95%．

Answer 1

分析 （1）仪器A是干燥管，因为TiCl₄遇到水蒸气会水解，所以E中可以用浓硫酸来隔离空气；
（2）对于气体的制取性质实验应该：组装仪器、检验气密性、加装药品，发生反应，终止实验时为防止倒吸，应先熄灭酒精灯，冷却到室温后再停止通入N₂；
（3）分离两种沸点不同的液体混合物应该用蒸馏；D中的液态混合物为TiCl₄与未反应的CCl₄，二者互溶，分离互溶的液体采取蒸馏方法；
（4）使用冰水混合物的目的是冷却TiCl₄气体；
（5）盐类水解的实质是结合水电离出的氢离子和氢氧根离子生成弱电解质的过程，TiCl₄ 遇到湿空气发生强烈的水解，生成H₂TiO₃、HCl；
（6）根据97%的TiO₂10克以及TiO₂（s）+2CCl₄（g）→TiCl₄（g）+CO₂（g）计算出理论值，转化率=$\frac{实际产量}{理论产量}$．

解答 解：（1）仪器A是干燥管，因为TiCl₄遇到水蒸气会水解，所以E中可以用浓硫酸来隔离空气中的水蒸汽，故答案为：干燥管；浓硫酸；
（2）对于气体的制取性质实验应该：组装仪器、检验气密性、加装药品，发生反应，终止实验时为防止倒吸，应先熄灭酒精灯，冷却到室温后再停止通入N₂；
故答案为：②③①；
（3）D中的液态混合物为TiCl₄与未反应的CCl₄，二者互溶，但CCl₄和TiCl₄是两种沸点差异较大的液体混合物，应该用蒸馏进行分离，故答案为：蒸馏；
（4）在装置C中发生：TiO₂（s）+2CCl₄（g）→TiCl₄（g）+CO₂（g），为得到TiCl₄，分离二氧化碳，使用冰水混合物将气态的TiCl₄冷却，D中的液态混合物为TiCl₄与未反应的CCl₄，
故答案为：冷却TiCl₄气体；
（5）TiCl₄与水反应生成氯化氢和二氧化钛的水合物H₂TiO₃，反应的化学方程式：TiCl₄+3H₂O═H₂TiO₃↓+4HCl，故答案为：TiCl₄+3H₂O═H₂TiO₃↓+4HCl；
（6）97%的TiO₂10克，含有n（TiO₂）=$\frac{m}{M}$=$\frac{10g×97%}{80g/mol}$=0.12125mol，TiO₂（s）+2CCl₄（g）→TiCl₄（g）+CO₂（g），理论产生TiCl₄为：0.12125mol×190g/mol=23.0375g，最终得到19.8克的产品，则TiO₂的转化率=$\frac{实际产量}{理论产量}$=$\frac{19.8g}{23.0375g}$×100%≈85.95%，故答案为：85.95%．

点评 本题考查实验制备方案，明确原理是解题关键，侧重考查学生装置的分析评价，注意对题目信息的提取与应用，是对学生综合能力的考查，题目难度中等．