Question

15．四氯化钛是无色液体，沸点为136℃．它极易水解，遇空气中水蒸气即产生“白烟”（TiCl₄+H₂O=TiOCl₂+2HCl↑）．在650℃～850℃下，将氯气通过二氧化钛和炭粉的混合物可得到四氯化钛和一种有毒气体．图是某科研小组制备TiCl₄的反应装置：

其主要操作步骤如下：
①将TiO₂、炭粉混合均匀后，装入管式电炉中；
②当锥形瓶中TiCl₄的量不再增加时，停止加热，从侧管中改通CO₂气体直到电炉中的瓷管冷却为止；
③连接好整套装置，在通Cl₂前先通入CO₂气体并持续一段时间；
④将电炉升温到800℃，一段时间后改通Cl₂，同时在冷凝管中通冷凝水
试回答下列问题：
（1）仪器c的名称分液漏斗，冷凝管从b（填“a”或“b”）口进水；
（2）正确的操作顺序为（填序号）①③④②
（3）A装置中的反应的离子方程式为MnO₂+4H⁺+2Cl^-$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Mn²⁺+Cl₂↑+2H₂O
（4）C装置中的反应的化学方程式为TiO₂+2Cl₂+2C $\frac{\underline{\;650℃～850℃\;}}{\;}$TiCl₄+2CO
（5）D装置的作用是冷凝四氯化钛
（6）干燥管中无水CaCl₂的作用是防止E中的水蒸气进入D中，使TiCl₄水解
（7）该实验还需要改进的地方是：在尾气出口处加一点燃的酒精灯或增加一尾气处理装置．

Answer 1

分析 装置A是利用二氧化锰和浓盐酸加热反应生成氯气的发生，再通过装置B中的浓硫酸干燥氯气，干燥的氯气通过装置C和碳、二氧化钛加热反应生成四氯化钛蒸气，进入装置D冷却，剩余的氯气最后用氢氧化钠溶液吸收，防止污染空气，
（1）根据作用和外观判断仪器，根据采用逆流冷却的效果好判断进水口；
（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）装置A中用于制备氯气，反应加热，应为二氧化锰和浓盐酸的反应；
（4）由于TiO₂、C、Cl₂混合物在高温条件下制得TiCl₄和一种有毒气体，根据化学反应中元素种类不变的规律可知：该有毒气体含有碳、氧两种元素，由碳、氧两种元素组成的有毒气体只有一氧化碳；因此TiO₂、C、Cl₂混合物在高温条件下反应生成TiCl₄和一氧化碳；
（5）四氯化钛沸点低，易挥发，所以要用冷凝管冷凝回收；
（6）干燥管中无水CaCl₂吸收水蒸气，防止进入D中；
（7）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：（1）仪器C为分液漏斗；根据冷凝管内的水流方向由下向上，即a进b出，因为这样可以提高冷凝效果；
故答案为额：分液漏斗；b；
（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①③④②；
故答案为：①③④②；
（3）装置A中用于制备氯气，反应加热，应为二氧化锰和浓盐酸的反应，反应的离子方程式为MnO₂+4H⁺+2Cl^-$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Mn²⁺+Cl₂↑+2H₂O；
故答案为：MnO₂+4H⁺+2Cl^-$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Mn²⁺+Cl₂↑+2H₂O；     
（4）由于TiO₂、C、Cl₂混合物在高温条件下制得TiCl₄和一种有毒气体，根据化学反应中元素种类不变的规律可知：该有毒气体含有碳、氧两种元素，由碳、氧两种元素组成的有毒气体只有一氧化碳；因此TiO₂、C、Cl₂混合物在高温条件下反应生成TiCl₄和一氧化碳，该反应的化学方程式为：TiO₂+2Cl₂+2C $\frac{\underline{\;650℃～850℃\;}}{\;}$TiCl₄+2CO；
故答案为：TiO₂+2Cl₂+2C $\frac{\underline{\;650℃～850℃\;}}{\;}$TiCl₄+2CO；                                                              
（5）由题可知：四氯化钛是无色液体，沸点为136℃较低，受热易挥发，所以冷凝管冷凝回收；
故答案为：冷凝四氯化钛；                                                       
（6）四氯化钛极易水解，氢氧化钠溶液中有水蒸汽，所以干燥管中无水CaCl₂的作用是防止E中的水蒸气进入D中，使TiCl₄水解；
故答案为：防止E中的水蒸气进入D中，使TiCl₄ 水解；                                                          
（7）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：在尾气出口处加一点燃的酒精灯或增加一尾气处理装置．

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．