Question

【题目】四氯化钛常温下为无色液体，熔点－23.2℃，沸点136.4℃，极易水解。在900℃时，将氯气通过钛铁矿(主要成分是FeTiO3)和炭粉的混合物可反应生成四氯化钛和氯化铁(熔点306℃，沸点315℃)，同时产生一种有毒气体。现制取并收集四氯化钛的装置如图所示(夹持装置略去)。

回答下列问题：

(1)仪器a的名称是____。组装好仪器，没加试剂反应前，应该进行的操作是_____。

(2)反应开始前，先将钛铁矿粉碎，并与稍过量的炭粉混合均匀，制成多孔状固体混合物，目的是______________。

(3)实验中需通入N2两次，第二次通N2的作用是_________。

(4)900℃时，A装置中发生反应的化学方程式为__________。

(5)B装置中控温箱温度在150～200℃，目的是___________。

(6)装置b处存在的缺点是________________。

(7)产物TiCl4在热潮湿空气中“发烟”生成TiO2xH2O，反应方程式为_________。

Answer 1

【答案】球形冷凝管 检查装置的气密性 增大接触面积，使反应更充分，炭粉稍过量，提高钛铁矿利用率 将生成的TiCl4气体完全排入C装置中 2FeTiO3+7Cl2+6C2TiCl4+2FeCl3+6CO 冷凝或凝结FeCl3固体，除去FeCl3 缺少吸收CO防止污染大气的装置 TiCl4+(2+x)H2OTiO2xH2O+4HCl

【解析】

浓盐酸与KMnO4反应制取Cl2，由于浓盐酸具有挥发性，制取得到的Cl2中含有杂质HCl及水蒸气，用饱和NaCl溶液除去HCl，然后经浓硫酸干燥得到纯净Cl2，在A中与钛铁矿及焦炭在加热时发生反应产生TiCl4、FeCl3及水，在B装置中控制温度在150～200℃，将FeCl3冷凝分离除去，C收集产品，D装置用碱石灰吸收反应中剩余的氯气，同时防止空气中的水蒸气进入C装置，但该装置缺少对CO处理的装置。

(1)仪器a为球形冷凝管；装置组装好以后，加入试剂之前须进行的操作是检查装置的气密性；

(2)实验中先将钛铁矿粉碎，并与稍过量的炭粉混合均匀，制成多孔状固体混合物，可增大反应物接触面，炭粉稍过量，可以提高钛铁矿利用率；

(3)实验中两次通入N2，第一次通入是排出装置中的空气，防止其干扰实验，第二次通入N2的作用是将生成的TiCl4气体完全排入冷凝管冷却；

(4)干燥纯净的氯气在A中与FeTiO3和炭粉的混合物反应生成四氯化钛和氯化铁，其化学反应方程式为：2FeTiO3+7Cl2+6C2TiCl4+2FeCl3+6CO；

(5)因为反应生成四氯化钛和氯化铁，而四氯化钛常温下为液体，沸点136.4℃，氯化铁的熔点306℃，沸点315℃，装置B的控温箱温度在150～200℃，就可以使氯化铁凝结为固体，从而可以让将生成的TiCl4气体完全排入冷凝管冷却，并且与氯化铁分离；

(6)D装置用碱石灰吸收反应中剩余的氯气，同时防止空气中的水蒸气进入C装置，但该装置缺少对CO处理的装置；

(7) 产物TiCl4在热潮湿空气中“发烟”生成TiO2xH2O，反应的化学方程式为TiCl4+(x+2)H2OTiO2xH2O↓+4HCl。