Question

1．某化学兴趣小组同学以8.0g TiO₂和15.4g CCl₄为原料在实验室制取TiCl₄．
①反应原理：TiO₂（s）+CCl₄（g） $\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$TiCl₄（g）+CO₂（g）
②反应条件：无水无氧且加热
③实验装置如图所示：

④有关物质的性质如下表：

物质	熔点/℃	沸点/℃	其他
CCl4	-23	76	与TiCl4互溶
TiCl4	-25	136	遇潮湿空气产生白雾

请回答下列问题
（1）仪器A的名称是球形干燥管，其中装的试剂不可能是a（填序号）
a．无水硫酸铜       b．碱石灰     c．氯化钙      d．烧碱
（2）实验整个过程中通入N₂的目的是排除装置中的空气，保证反应在无水无氧环境下进行
（3）装置E中的试剂是浓硫酸（写名称），其作用是防止空气中水蒸气、氧气进入．E装置不能（填“能”或“不能”）被A装置代替，原因是A装置不能吸收空气中的氧气，不能保证反应在无氧环境下进．
（4）实验开始前的操作包括有：组装仪器、检查装置的气密性、加装药品、通一会儿氮气、最后点燃酒精灯．
（5）制备结束后的操作有：①停止通N₂ ②熄灭酒精灯 ③冷却至室温．正确的操作顺序为c（填序号）a．①②③b．③②①c．②③①d．②①③
（6）欲分离D装置中的TiCl₄，所采用的实验操作为蒸馏（填操作名称），该实验不可能用到的仪器有d（填序号）a．蒸馏烧瓶     b．接收器      c．直形冷凝管      d．球形冷凝管
温度应控制在76℃，温度计的水银球应插在蒸馏烧瓶的支管口附近，最后得到TiCl₄ 9.5g．
（7）本实验所得到的TiCl₄的产率是b（填序号）
a．40%          b．50%         c．60%           d．70%

Answer 1

分析 （1）仪器A为球形干燥管；无水硫酸铜吸水效率太低，一般不用作干燥剂；
（2）实验的反应条件为：无水无氧且加热，应保证实验在无水无氧环境下进行；
（3）由于TiCl₄遇潮湿空气产生白雾，发生水解反应，且反应在无氧条件下进行，故E装置作用是防止空气中水蒸气、氧气进入；A装置不能吸收空气中的氧气；
（4）反应得到气体TiCl₄与二氧化碳，装置气密性要好，在加装药品之前应检验装置的气密性，之后要先通一会儿氮气，排除装置中的空气，再点燃酒精灯；
（5）制备结束后为防止热的TiCl₄与空气中的成分发生变化，所以要继续通氮气至冷却；
（6）D中的液态混合物为TiCl₄与未反应的CCl₄，二者互溶，分离互溶的液体采取蒸馏方法，CCl₄的沸点为76℃，据此判断蒸馏需要的仪器和操作要点及控制的温度；
（7）根据反应方程式计算得TiCl₄的理论产量，产率=$\frac{实际产量}{理论产量}$×100%，据此答题；

解答 解：（1）仪器A为球形干燥管；碱石灰、氧化钙、烧碱具有很强的吸水性，可以用于干燥氮气，而无水硫酸铜吸水效率太低，一般不用作干燥剂，
故答案为：球形干燥管；a；
（2）实验的反应条件为：无水无氧且加热，应保证实验在无水无氧环境下进行，而装置中有空气，通入氮气的目的是：排除装置中的空气，保证反应在无水无氧环境下进行，
故答案为：排除装置中的空气，保证反应在无水无氧环境下进行；
（3）由于TiCl₄遇潮湿空气产生白雾，发生水解反应，且反应在无氧条件下进行，故E装置作用是防止空气中水蒸气、氧气进入，E中盛放的试剂为浓硫酸；A装置可以吸收水，但不能不能吸收空气中的氧气，不能保证反应在无氧环境下进，故E装置不能换成A装置，
故答案为：浓硫酸；防止空气中水蒸气、氧气进入；不能；A装置不能吸收空气中的氧气，不能保证反应在无氧环境下进；
（4）反应得到气体TiCl₄与二氧化碳，装置气密性要好，在加装药品之前应检验装置的气密性，之后要先通一会儿氮气，排除装置中的空气，再点燃酒精灯，
故答案为：检查装置的气密性；通一会儿氮气；
（5）制备结束后为防止热的TiCl₄与空气中的成分发生变化，所以要继续通氮气至冷却，故操作顺序为，熄灭酒精灯、冷却至室温、停止通N₂，
 故选c；
（6）D中的液态混合物为TiCl₄与未反应的CCl₄，二者互溶，分离互溶的液体采取蒸馏方法，CCl₄的沸点为76℃，所以蒸馏时温度控制在76℃，不需要用球形冷凝管，用直形冷凝管即可，故选d，蒸馏时温度计的水银球应插在蒸馏烧瓶的支管口附近，
故答案为：蒸馏；d；76℃；蒸馏烧瓶的支管口附近；
（7）设TiCl₄的理论产量为x，根据反应方程式TiO₂（s）+CCl₄（g） $\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$TiCl₄（g）+CO₂（g），
                                     48+32                    48+142
                                     8.0g                      x
x=$\frac{8.0×（48+142）}{80}$g=19.0g
所以产率=$\frac{实际产量}{理论产量}$×100%=$\frac{9.5g}{19g}$×100%=50%，
故答案为：b．

点评 本题考查实验制备方案，明确原理是解题关键，侧重考查学生装置的分析评价和计算能力，注意对题目信息的提取与应用，是对学生综合能力的考查，难度中等．