Question

18．四氯化钛是工业制备金属钛的重要原料，制备四氯化钛的反应原理为：TiO₂+2C+2Cl₂$\frac{\underline{\;800℃\;}}{\;}$TiCl₄+2CO；　　
已知：
Ⅰ．常温下，四氯化钛是一种极易水解的无色液体，沸点为136.4℃．
Ⅱ．装置A中发生的化学反应为：MnO₂+4HCl（浓）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$MnCl₂+Cl₂↑+2H₂O．

现用如图装置，模拟工业制备四氯化钛的生成过程，其主要操作步骤有：
①连接好整套装置，检查气密性；
②当D瓶中TiCl₄的量不再增加时，停止加热，改通CO₂气体直至电炉中瓷管冷却为止；
③将TiO₂、碳粉混合装入管式电炉；其它所用药品也一并填装好；
④将电炉升温至800℃一段时间后，打开分液漏斗活塞并使浓盐酸与MnO₂混合、关闭、并点燃酒精灯，同时在冷凝管中通冷凝水；
⑤先持续通入干燥的CO₂气体一段时间，然后将其活塞关闭；
试回答下列问题：
（1）请写出CO₂的电子式：．
（2）正确的操作程序是（填写操作步骤的序号）①③⑤④②．
（3）操作⑤的目的是排尽装置内的空气，避免TiCl₄遇空气中水蒸气发生水解．
（4）装置E的作用是吸收多余的Cl₂及挥发的HCl，以免污染空气．
（5）少量TiCl₄露置于潮湿空气中，可看到的现象是大量白雾产生，其化学方程式可表示为TiCl₄+4H₂O═4HCl+Ti（OH）₄．
（6）指出该实验的不足、并改进尾气中含有毒气体CO，不能被NaOH溶液吸收；可在装置E后再连接一个燃烧或收集装置．

Answer 1

分析 装置A中用二氧化锰与浓盐酸加热生成氯气、二氧化锰和水，据此书写化学方程式；
（1）二氧化碳分子中碳原子最外层有4个电子，氧原子最外层有6个电子，碳原子与氧原子形成两对共用电子对，据此书写电子式；
（2）实验时，先装入药品，然后通入二氧化碳，将容器中的水蒸气、氧气等排除，加热反应，反应完毕后，继续通入二氧化碳，将装置内的氯气、CO等排出；
（3）四氯化钛极易水解，能与装置中的空气里的水蒸气反应；
（4）反应中有未反应的氯气及挥发出来的氯化氢，会污染空气，所以要用氢氧化钠溶液进行尾气吸收；
（5）TiCl₄极易与空气中的水反应，会生成Ti（OH）₄和氯化，氯化氢极易溶于水，与空气中的水结合形成雾状物质，根据元素守恒书写化学方程式；
（6）根据该实验的原理可知，C装置中产生CO，所以尾气中含有毒气体CO，不能被NaOH溶液吸收，会污染空气．

解答 解：装置A中用二氧化锰与浓盐酸加热生成氯气、二氧化锰和水，反应化学方程式为MnO₂+4HCl（浓）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$MnCl₂+Cl₂↑+2H₂O，
故答案为：MnO₂+4HCl（浓）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$MnCl₂+Cl₂↑+2H₂O；
（1）二氧化碳分子中碳原子最外层有4个电子，氧原子最外层有6个电子，碳原子与氧原子形成两对共用电子对，所以二氧化碳的电子式为，
故答案为：；
（2）实验时，先装入药品，然后通入二氧化碳，将容器中的水蒸气、氧气等排除，加热反应，反应完毕后，继续通入二氧化碳，将装置内的氯气、CO等排出，操作顺序为①③⑤④②，
故答案为：①③⑤④②；
（3）四氯化钛极易水解，能与装置中的空气里的水蒸气反应，所以在通Cl₂前先通入CO₂气体并持续一段时间，排尽装置中的空气，避免TiCl₄ 遇空气中水蒸气发生水解，
故答案为：排尽装置内的空气，避免TiCl₄ 遇空气中水蒸气发生水解；
（4）反应中有未反应的氯气及挥发出来的氯化氢，会污染空气，所以要用氢氧化钠溶液进行尾气吸收，所以E的作用是吸收多余的Cl₂及挥发的HCl，以免污染空气，
故答案为：吸收多余的Cl₂及挥发的HCl，以免污染空气；
（5）TiCl₄极易与空气中的水反应，会生成氯化氢，氯化氢极易溶于水，与空气中的水结合形成雾状物质，所以看到的现象是大量白雾产生，反应的化学方程式为：TiCl₄+4H₂O═4HCl+Ti（OH）₄ ，
故答案为：大量白雾产生；TiCl₄+4H₂O═4HCl+Ti（OH）₄ ；
（6）根据该实验的原理可知，C装置中产生CO，所以尾气中含有毒气体CO，不能被NaOH溶液吸收，会污染空气，为防止污染空气，可在装置E后再连接一个燃烧或收集装置，
故答案为：尾气中含有毒气体CO，不能被NaOH溶液吸收；可在装置E后再连接一个燃烧或收集装置．

点评 本题考查物质的制备和性质探究，为高频考点，侧重于学生的分析能力和实验能力的考查，要根据实验原理提出假设，再结合物质的性质加以验证，侧重于考查学生的实验探究能力和对知识的应用能力，题目难度中等．