Question

10．TiCl₄是由钛精矿（主要成分为TiO₂）制备钛（Ti）的重要中间产物，制备纯TiCl₄的流程示意图如下：

资料：TiCl₄及所含杂质氯化物的性质

化合物	SiCl4	TiCl4	AlCl3	FeCl3	MgCl2
沸点/℃	58	136	181（升华）	316	1412
熔点/℃	-69	25	193	304	714
在TiCl4中的溶解性	互溶	-	微溶		难溶

（1）氯化过程：TiO₂与Cl₂难以直接反应，加碳生成CO和CO₂可使反应得以进行．
已知：TiO₂（s）+2Cl₂（g）=TiCl₄（g）+O₂（g）△H₁=+175.4kJ•mol^-1
2C（s）+O₂（g）=2CO（g）△H₂=-220.9kJ•mol^-1
①沸腾炉中加碳氯化生成TiCl₄（g）和CO（g）的热化学方程式：TiO₂（s）+2Cl₂（g）+2C（s）=TiCl₄（g）+2CO（g）△H=-45.5kJ•mol^-1．
②氯化过程中CO和CO₂可以相互转化，根据如图判断：CO₂生成CO反应的△H＞0（填“＞”“＜”或“=”），判断依据：温度越高，CO的物质的量越多而CO₂的物质的量少，说明CO₂生成CO的反应是吸热反应．

③氯化反应的尾气须处理后排放，尾气中的HCl和Cl₂经吸收可得粗盐酸、FeCl₃溶液，则尾气的吸收液依次是饱和食盐水、氯化亚铁溶液．
④氯化产物冷却至室温，经过滤得到粗TiCl₄混合液，则滤渣中含有TiO₂、C．
（2）精制过程：粗TiCl₄经两步蒸馏得纯TiCl₄．示意图如下：

物质a是SiCl₄，T₂应控制在136℃左右．

Answer 1

分析 由制备纯TiCl₄的流程示意图，钛精矿与氯气、C发生氯化过程，反应为TiO₂+2Cl₂+2C$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$TiCl₄+2CO，结合表格中数据可知，蒸馏得到纯TiCl₄，
（1）①由I．TiO₂（s）+2Cl₂（g）=TiCl₄（g）+O₂（g）△H₁=+175.4kJ•mol^-1
II.2C（s）+O₂（g）=2CO（g）△H₂=-220.9kJ•mol^-1，
结合盖斯定律可知，I+II得到TiO₂（s）+2Cl₂（g）+2C（s）=TiCl₄（g）+2CO（g）；
②氯化过程中CO和CO₂可以相互转化，温度高时CO的物质的量多、CO₂的物质的量少；
③尾气中的HCl和Cl₂经吸收可得粗盐酸、FeCl₃溶液，食盐水吸收HCl，氯化亚铁吸收氯气；
④过滤得到粗TiCl₄混合液，可能混有反应物中固体物质；
（2）粗TiCl₄经两步蒸馏得纯TiCl₄，由图及表格数据可知，先分离出SiCl₄，后分离出TiCl₄．

解答 解：由制备纯TiCl₄的流程示意图，钛精矿与氯气、C发生氯化过程，反应为TiO₂+2Cl₂+2C$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$TiCl₄+2CO，结合表格中数据可知，蒸馏得到纯TiCl₄，
（1）①由I．TiO₂（s）+2Cl₂（g）=TiCl₄（g）+O₂（g）△H₁=+175.4kJ•mol^-1
II.2C（s）+O₂（g）=2CO（g）△H₂=-220.9kJ•mol^-1，
结合盖斯定律可知，I+II得到TiO₂（s）+2Cl₂（g）+2C（s）=TiCl₄（g）+2CO（g），△H=（+175.4kJ•mol^-1）+（-220.9kJ•mol^-1）=-45.5kJ•mol^-1，
即热化学方程式为TiO₂（s）+2Cl₂（g）+2C（s）=TiCl₄（g）+2CO（g）△H=-45.5kJ•mol^-1，
故答案为：TiO₂（s）+2Cl₂（g）+2C（s）=TiCl₄（g）+2CO（g）△H=-45.5kJ•mol^-1；
②因温度越高，CO的物质的量越多而CO₂的物质的量少，说明CO₂生成CO的反应是吸热反应，所以△H＞0，
故答案为：＞；温度越高，CO的物质的量越多而CO₂的物质的量少，说明CO₂生成CO的反应是吸热反应；
③尾气中的HCl和Cl₂经吸收可得粗盐酸、FeCl₃溶液，食盐水吸收HCl，氯化亚铁吸收氯气生成氯化铁，则尾气的吸收液依次是饱和食盐水、氯化亚铁溶液，
故答案为：饱和食盐水、氯化亚铁溶液；
④由反应可知，氯化产物冷却至室温，经过滤得到粗TiCl₄混合液，则滤渣中含有TiO₂、C，
故答案为：TiO₂、C；
（2）粗TiCl₄经两步蒸馏得纯TiCl₄，由图及表格数据可知，先分离出SiCl₄，后分离出TiCl₄，则先控制温度T₁为58℃左右时分离出物质a为SiCl₄，控制温度T₂为136℃左右时分离出纯TiCl₄，故答案为：SiCl₄；136℃左右．

点评 本题考查物质的制备实验，为高频考点，把握流程中发生的反应、混合物分离提纯、发生的反应为解答的关键，侧重分析与实验能力的考查，注意反应原理与实验的结合，题目难度不大．