Question

20．TiO₂既是制備其他含鈦化合物的原料，又是一種性能優(yōu)異的白色顏料．實驗室利用反應(yīng)TiO₂（s）+2CCl₄（g）→TiCl₄（g）+CO₂（g），在無水無氧條件下，制取TiCl₄實驗裝置示意圖如下：
有關(guān)性質(zhì)如下表

物質(zhì)	熔點/℃	沸點/℃	其他
CCl4	-23	76	與TiCl4互溶
TiCl4	-25	136	遇潮濕空氣產(chǎn)生白霧

（1）儀器A的名稱是干燥管，裝置E中的試劑是濃硫酸．
（2）反應(yīng)結(jié)束前依次進(jìn)行如下操作：①停止通氮氣  ②熄滅酒精燈  ③冷卻至室溫．正確的順序為②③①（填序號）．
（3）欲分離D中的液態(tài)混合物，所采用操作的名稱是蒸餾．
（4）使用冰水混合物的目的是冷卻TiCl₄氣體．
（5）TiCl₄ 遇到濕空氣發(fā)生強烈的水解，其中一種物質(zhì)是H₂TiO₃，試寫出該水解反應(yīng)方程式TiCl₄+3H₂O═H₂TiO₃↓+4HCl．
（6）實驗室用含量為97%的TiO₂10克，用上述方法制備TiCl₄，最終得到19.8克的產(chǎn)品，則TiO₂的轉(zhuǎn)化率為85.95%．

Answer 1

分析 （1）儀器A是干燥管，因為TiCl₄遇到水蒸氣會水解，所以E中可以用濃硫酸來隔離空氣；
（2）對于氣體的制取性質(zhì)實驗應(yīng)該：組裝儀器、檢驗氣密性、加裝藥品，發(fā)生反應(yīng)，終止實驗時為防止倒吸，應(yīng)先熄滅酒精燈，冷卻到室溫后再停止通入N₂；
（3）分離兩種沸點不同的液體混合物應(yīng)該用蒸餾；D中的液態(tài)混合物為TiCl₄與未反應(yīng)的CCl₄，二者互溶，分離互溶的液體采取蒸餾方法；
（4）使用冰水混合物的目的是冷卻TiCl₄氣體；
（5）鹽類水解的實質(zhì)是結(jié)合水電離出的氫離子和氫氧根離子生成弱電解質(zhì)的過程，TiCl₄ 遇到濕空氣發(fā)生強烈的水解，生成H₂TiO₃、HCl；
（6）根據(jù)97%的TiO₂10克以及TiO₂（s）+2CCl₄（g）→TiCl₄（g）+CO₂（g）計算出理論值，轉(zhuǎn)化率=$\frac{實際產(chǎn)量}{理論產(chǎn)量}$．

解答 解：（1）儀器A是干燥管，因為TiCl₄遇到水蒸氣會水解，所以E中可以用濃硫酸來隔離空氣中的水蒸汽，故答案為：干燥管；濃硫酸；
（2）對于氣體的制取性質(zhì)實驗應(yīng)該：組裝儀器、檢驗氣密性、加裝藥品，發(fā)生反應(yīng)，終止實驗時為防止倒吸，應(yīng)先熄滅酒精燈，冷卻到室溫后再停止通入N₂；
故答案為：②③①；
（3）D中的液態(tài)混合物為TiCl₄與未反應(yīng)的CCl₄，二者互溶，但CCl₄和TiCl₄是兩種沸點差異較大的液體混合物，應(yīng)該用蒸餾進(jìn)行分離，故答案為：蒸餾；
（4）在裝置C中發(fā)生：TiO₂（s）+2CCl₄（g）→TiCl₄（g）+CO₂（g），為得到TiCl₄，分離二氧化碳，使用冰水混合物將氣態(tài)的TiCl₄冷卻，D中的液態(tài)混合物為TiCl₄與未反應(yīng)的CCl₄，
故答案為：冷卻TiCl₄氣體；
（5）TiCl₄與水反應(yīng)生成氯化氫和二氧化鈦的水合物H₂TiO₃，反應(yīng)的化學(xué)方程式：TiCl₄+3H₂O═H₂TiO₃↓+4HCl，故答案為：TiCl₄+3H₂O═H₂TiO₃↓+4HCl；
（6）97%的TiO₂10克，含有n（TiO₂）=$\frac{m}{M}$=$\frac{10g×97%}{80g/mol}$=0.12125mol，TiO₂（s）+2CCl₄（g）→TiCl₄（g）+CO₂（g），理論產(chǎn)生TiCl₄為：0.12125mol×190g/mol=23.0375g，最終得到19.8克的產(chǎn)品，則TiO₂的轉(zhuǎn)化率=$\frac{實際產(chǎn)量}{理論產(chǎn)量}$=$\frac{19.8g}{23.0375g}$×100%≈85.95%，故答案為：85.95%．

點評 本題考查實驗制備方案，明確原理是解題關(guān)鍵，側(cè)重考查學(xué)生裝置的分析評價，注意對題目信息的提取與應(yīng)用，是對學(xué)生綜合能力的考查，題目難度中等．