Question

5．四氯化钛（TiCl₄）是工业上制备金属钛的重要原料．常温下，它是一种极易水解（与水反应）的无色液体，沸点为136.4℃．工业制备TiCl₄和钛的反应为：TiO₂+2C+2Cl₂$\frac{\underline{\;800℃\;}}{\;}$TiCl₄+2CO；  TiCl₄+2Mg $\frac{\underline{\;800℃\;}}{\;}$Ti+2MgCl₂
图是实验室制备TiCl₄的反应装置，主要操作步骤：

①．连接好整套装置，在通Cl₂前先通入CO₂气体并持续一段时间；
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将TiO₂、炭粉混合均匀后，装入管式电炉中；
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．
（1）正确的操作顺序为（填序号）③①④②．
（2）装置A中反应的离子方程式：MnO₂+2Cl^-+4H⁺$\frac{\underline{\;△\;}}{\;}$Mn²⁺+Cl₂↑+2H₂O；
（3）操作①的目的是排出装置内的空气，避免生成的TiCl₄遇空气中水蒸气发生水解；
（4）D中冷凝管由b进冷水起冷凝作用，装置E的作用是吸收未完全反应的Cl₂，以免污染空气；
（5）TiCl₄极易与空气中的水反应，产物之一遇水形成白雾，化学方程式为：TiCl₄+4H₂O═4HCl+Ti（OH）₄；
（6）工业上常用金属镁在800℃高温和氩气氛围中还原TiCl₄的方法制备钛：TiCl₄+2Mg$\frac{\underline{\;800℃\;}}{\;}$ Ti+2MgCl₂，氩气的作用为防止Mg和Ti被空气中氧气氧化．

Answer 1

分析 （1）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；
（2）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；
（3）四氯化钛极易水解，能与装置中的空气里的水蒸气反应；
（4）反应中有未反应的氯气及挥发出来的氯化氢，会污染空气，所以要用氢氧化钠溶液进行尾气吸收；
（5）TiCl₄极易与空气中的水反应，产物之一遇水形成白雾，说明发生化学反应生成Ti（OH）₄和氯化氢气体；
（6）在800℃高温和氩气氛围中还原TiCl₄的方法制备钛，目的是为了防止金属被空气中的氧气氧化．

解答 解：（1）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③①④②，
故答案为：③①④②；
（2）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⁺+2 Cl^-$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Mn²⁺+Cl₂↑+2H₂O，
故答案为：MnO₂+4H⁺+2Cl^-$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Mn²⁺+Cl₂↑+2H₂O；
（3）四氯化钛极易水解，能与装置中的空气里的水蒸气反应，所以在通Cl₂前先通入CO₂气体并持续一段时间，排尽装置中的空气，避免TiCl₄ 遇空气中水蒸气发生水解，
故答案为：排尽装置内的空气，避免TiCl₄ 遇空气中水蒸气发生水解；
（4）反应中有未反应的氯气及挥发出来的氯化氢，会污染空气，所以要用氢氧化钠溶液进行尾气吸收，所以E的作用是吸收多余的Cl₂及挥发的HCl，以免污染空气，
故答案为：吸收多余的Cl₂及挥发的HCl，以免污染空气．
（5）TiCl₄极易与空气中的水反应，产物之一遇水形成白雾，化学方程式为：说明发生化学反应生成Ti（OH）₄和氯化氢气体，反应的化学方程式为：TiCl₄+4H₂O═4HCl+Ti（OH）₄ ，
故答案为：TiCl₄+4H₂O═4HCl+Ti（OH）₄ ；
（6）工业上常用金属镁在800℃高温和氩气氛围中还原TiCl₄的方法制备钛：TiCl₄+2Mg$\frac{\underline{\;800℃\;}}{\;}$ Ti+2MgCl₂，氩气的作用为防止Mg和Ti被空气中氧气氧化，
故答案为：防止Mg和Ti被空气中氧气氧化．

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．