Question

【題目】四氯化鈦是無色液體，沸點(diǎn)為136℃，極易水解。在800℃下，將氯氣通過二氧化鈦和炭粉的混合物可制得四氯化鈦，同時(shí)產(chǎn)生一種有毒氣體。裝置如下圖。

（1）實(shí)驗(yàn)步驟：

先將適量TiO2、炭粉混合均勻，制成多孔狀TiO2團(tuán)粒。然后進(jìn)行如下操作，正確的順序?yàn)?/span>____________________（填序號）。

①通入CO2氣體并開始加熱；

②觀察反應(yīng)已基本完成，停止加熱，改通CO2氣體直至冷卻至室溫；

③將TiO2團(tuán)粒放入瓷管中適當(dāng)位置，并連接好整套裝置；

④當(dāng)管式爐升溫到800℃后改通Cl2，同時(shí)在冷凝管中通冷凝水；

⑤取下錐形瓶，立即用塞子塞緊。

實(shí)驗(yàn)中不直接使用二氧化鈦和炭粉，而是先制成多孔狀TiO2團(tuán)粒的原因是_________。

（2）冷凝管冷凝水的入口為________（填標(biāo)號）。

（3）裝置B所裝的藥品為_____________，作用為________________；實(shí)驗(yàn)中兩次通入CO2，其中第二次通入CO2的作用是______________；可用_______氣體代替CO2（任填一種）。

（4）以上步驟②，觀察到（填現(xiàn)象）________________時(shí)，可確定反應(yīng)已基本完成。

（5）制備反應(yīng)的主要化學(xué)方程式為_________________________________________。

（6）該裝置存在明顯的缺陷，提出改進(jìn)措施__________________________________。

Answer 1

【答案】 ③①④②⑤ 增大反應(yīng)物接觸面 a 無水硫酸銅 檢驗(yàn)裝置中的水蒸氣是否除盡 將生成的TiCl4氣體完全排入冷凝管；防止冷卻時(shí)，燒堿溶液或水蒸氣倒吸入錐形瓶中 N2 冷凝管末端沒有TiCl4液滴繼續(xù)滴下 TiO2＋2C＋2Cl2TiCl4＋2CO 在裝置末端ｃ出口處，放一盞點(diǎn)燃的酒精燈

【解析】分析：本題是一道物質(zhì)制備的實(shí)驗(yàn)題，解題時(shí)，應(yīng)該先分析題目中給出的要制備的物質(zhì)的基本性質(zhì)，再根據(jù)裝置圖，分出每個(gè)裝置的作用，進(jìn)行解答即可。

詳解：（1）實(shí)驗(yàn)中應(yīng)該先連接裝置加入藥品，通入二氧化碳排除裝置的空氣，再通入氯氣進(jìn)行反應(yīng)，然后在二氧化碳?xì)怏w中冷卻，最后塞緊塞子，防止水解。所以順序?yàn)椋?/span>③①④②⑤。先將適量TiO2、炭粉混合均勻，制成多孔狀TiO2團(tuán)粒，這樣可以增大反應(yīng)物的接觸面積，加快反應(yīng)速率。

（2）冷凝水應(yīng)該下口入上口出，所以入口為a。

（3）裝置B中應(yīng)該加入無水硫酸銅以驗(yàn)證水蒸氣都被除去；實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，持續(xù)通入二氧化碳的目的是為了使生成物在二氧化碳?xì)饬髦欣鋮s，同時(shí)也將可能在裝置中殘留的TiCl4排入D中，也能防止氫氧化鈉溶液或水蒸氣倒吸至D中。實(shí)驗(yàn)中可以使用任意的惰性氣體代替二氧化碳，例如：氮?dú)饣蛳∮袣怏w。

（4）以上步驟②，當(dāng)反應(yīng)結(jié)束的時(shí)候，沒有TiCl4生成了，所以D中冷凝管下端就不會再有液滴滴下。

（5）制備反應(yīng)是二氧化鈦、碳粉、氯氣反應(yīng)得到TiCl4和有毒氣體（CO），所以反應(yīng)為：TiO2＋2C＋2Cl2TiCl4＋2CO。

（6）該裝置存在明顯的缺陷是生成的CO沒有進(jìn)行尾氣處理，所以改進(jìn)措施為：在裝置末端ｃ出口處，放一盞點(diǎn)燃的酒精燈，將CO燃燒為二氧化碳。