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7.钛被称为“21世纪的金属”,其比强度位于金属之首.工业上常用金红石(主要成分TiO2)为主要原料制取金属钛及其化合物,如:TiCl3、TiO2
制取钛:①TiO2+2Cl2+2C$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$TiCl4+2CO    ②2Mg+TiCl4$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$ 2MgCl2+Ti③Ti+2Cl2$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$TiCl4 ④TiCl4$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$ 2Cl2↑+Ti铝还原法制取TiCl3

(1)制取钛的反应②常在下列某气体中进行,该气体可以是d
a.空气    b.氮气      c.二氧化碳      d.氩气
(2)TiCl4在工业生产中为重要的中间体,写出铝还原法制取TiCl3工艺中136℃反应器中的化学反应方程式4Al+3TiCl4$\frac{\underline{\;136℃\;}}{\;}$4AlCl3+3Ti
(3)TiCl4可用于制备TiO2,制备时向TiCl4中加入大量水并且加热可得TiO2•xH2O,写出该步反应的化学方程式TiCl4+(x+2)H2O$\frac{\underline{\;加热\;}}{\;}$TiO2•xH2O↓+4HCl↑
(4)实验室模拟反应③制TiCl4的装置如图2,已知:TiCl4在常温下为液体,空气中放置时就易水解,会产生刺激性烟雾.请回答:

①仪器D的名称是球形干燥管
②仪器B中反应的离子方程式为MnO2+4H++2Cl-$\frac{\underline{\;加热\;}}{\;}$Cl2↑+Mn2++2H2O
③实验开始时先点燃甲(填“甲”或“乙”)处酒精灯.
④装置C中盛装的液体是c,装置E中盛装的液体是d
a.水        b.饱和食盐水        c.浓硫酸        d.氢氧化钠溶液
⑤装置D的主要作用是防止水蒸汽进入造成产品水解.

分析 本题模拟工业上常用金红石(主要成分TiO2)为主要原料制取金属钛及其化合物TiCl3和TiO2,考查了反应原理及反应环境,如用热还原法利用镁制取Ti时要防镁的氧化,选择在惰性环境中进行,另外实验室制TiCl4时,结合TiCl4在常温下为液体,空气中放置时就易水解,会产生刺激性烟雾的性质,通入的氯气需经过干燥,并提供一个无氧环境,同时要注意尾气的处理,据此解答;
(1)选择反应②制取钛的环境时,只要考虑选择的气体不与镁参加反应即可;
(2)铝与TiCl4在136℃的条件下发生置换反应生成TiCl3
(3)TiCl4在加热的条件下遇水水解可得TiO2•xH2O,同时生成HCl气体;
(4)①结合常见仪器的结构可确定D的名称;
②实验室利用二氧化锰和浓盐酸混合加热制氯气,发生反应的化学方程式为MnO2+4HCl$\frac{\underline{\;加热\;}}{\;}$Cl2↑+MnCl2+2H2O,据此可写出离子反应式;
③实验过程中要利用生成的氯气将装置内的空气排尽;
④为防止生成的TiCl4水解,氯气需要干燥,装置C应该是干燥作用,装置E是为了吸收含氯气的尾气,防止污染空气;
⑤装置D是一个干燥装置,防止外界的水汽进入TiCl4收集装置里.

解答 解:(1)在加热或点燃的情况下,镁能与氧气、二氧化碳和氮气反应,则选择氩气,故答案为:d;
(2)利用置换反应的原理用铝与TiCl4反应制得TiCl3,反应的方程式为4Al+3TiCl4$\frac{\underline{\;136℃\;}}{\;}$4AlCl3+3Ti,故答案为:4Al+3TiCl4$\frac{\underline{\;136℃\;}}{\;}$4AlCl3+3Ti;
(3)在加热的条件下,TiCl4水解得TiO2•xH2O和HCl,反应方程式为TiCl4+(x+2)H2O$\frac{\underline{\;加热\;}}{\;}$TiO2•xH2O↓+4HCl↑,故答案为:TiCl4+(x+2)H2O$\frac{\underline{\;加热\;}}{\;}$TiO2•xH2O↓+4HCl↑;
(4)①仪器D为球形干燥管,故答案为:球形干燥管;
②根据反应方程式MnO2+4HCl$\frac{\underline{\;加热\;}}{\;}$Cl2↑+MnCl2+2H2O可得实验室制氯气的离子反应式MnO2+4H++2Cl-$\frac{\underline{\;加热\;}}{\;}$Cl2↑+Mn2++2H2O,故答案为:MnO2+4H++2Cl-$\frac{\underline{\;加热\;}}{\;}$Cl2↑+Mn2++2H2O;
③为了防止Ti被空气中的氧气氧化,故要利用生成的氯气除空气,则先加热制氯气的装置,故答案为:甲;
④C装置中盛装浓硫酸干燥氯气,利用E中盛装的氢氧化钠溶液吸收尾气中的氯气,防污染空气,故答案为:c;d;
⑤因TiCl4易水解,为防止外界水汽进入收集TiCl4装置,利用D装置中的氯化钙吸水,故答案为:防止水蒸汽进入造成产品水解.

点评 本题考查氯气的化学性质、金属冶炼及其性质,涉及实验的基本操作和反应原理,属基础性考查,难度不大,建议学生要重视双基的复习,提高分析问题解决问题的能力.

练习册系列答案
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19.焦亚硫酸钠(Na2S2O5)是常用的食品抗氧化剂之一.某研究小组进行如下实验:
实验一  焦亚硫酸钠的制取
采用如图装置(实验前已除尽装置内的空气)制取Na2S2O5.装置II中有Na2S2O5晶体析出,

发生的反应为:Na2SO3+SO2═Na2S2O5
(1)装置I中产生气体的化学方程式为Na2SO3+H2SO4=Na2SO4+SO2↑+H2O或Na2SO3+2H2SO4=2NaHSO4+SO2↑+H2O.该反应中要求选用70%的硫酸,浓度不能过大也不能过小,其原因是该反应是离子反应,实质是2H++SO32--=H2O+SO2.硫酸过浓,H+浓度小,不利反应进行;硫酸浓度过小,水就多,生成的SO2易溶于水,一般情况采用70%的H2SO4
(2)要从装置II中获得已析出的晶体,可采取的分离方法是过滤.
(3)装置Ⅲ用于处理尾气,可选用的最合理装置(夹持仪器已略去)为d (填序号).
(4)实验室中也可用铜和浓硫酸加热来制取二氧化硫
①写出该反应的化学方程式:Cu+2H2SO4(浓)=CuSO4+SO2 ↑+2H2O
②下列溶液中,不能鉴别SO2和CO2气体的是bdf(填字母编号).
a.酸化的Ca(NO32溶液  b.澄清石灰水   c.FeCl3和BaCl2混合溶液
d.Na2SiO3溶液         e.溴水         f.CaCl2溶液
③过量的铜和含 x molH2SO4的浓硫酸混合共热,共收集到22.4y L(标准状况)SO2气体后,再给反应容器中加入过量的铁粉,经过充分反应后,反应掉的铁粉的质量为56(x-y)g
实验二 葡萄酒中抗氧化剂残留量的测定
(5)葡萄酒常用Na2S2O5作抗氧化剂.测定某葡萄酒中抗氧化剂的残留量(以游离SO2计算)的方案如下:
 
(已知:滴定时反应的化学方程式为SO2+I2+2H2O═H2SO4+2HI)
①按上述方案实验,消耗标准I2溶液25.00mL,该次实验测得样品中抗氧化剂的残留量(以游离SO2计算)为0.16g•L-1
②在上述实验过程中,若有部分HI被空气氧化,则测得结果偏低(填“偏高”“偏低”或“不变”).

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