Question

【題目】四氯化鈦常溫下為無(wú)色液體，熔點(diǎn)－23.2℃，沸點(diǎn)136.4℃，極易水解。在900℃時(shí)，將氯氣通過鈦鐵礦(主要成分是FeTiO3)和炭粉的混合物可反應(yīng)生成四氯化鈦和氯化鐵(熔點(diǎn)306℃，沸點(diǎn)315℃)，同時(shí)產(chǎn)生一種有毒氣體。現(xiàn)制取并收集四氯化鈦的裝置如圖所示(夾持裝置略去)。

回答下列問題：

(1)儀器a的名稱是____。組裝好儀器，沒加試劑反應(yīng)前，應(yīng)該進(jìn)行的操作是_____。

(2)反應(yīng)開始前，先將鈦鐵礦粉碎，并與稍過量的炭粉混合均勻，制成多孔狀固體混合物，目的是______________。

(3)實(shí)驗(yàn)中需通入N2兩次，第二次通N2的作用是_________。

(4)900℃時(shí)，A裝置中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為__________。

(5)B裝置中控溫箱溫度在150～200℃，目的是___________。

(6)裝置b處存在的缺點(diǎn)是________________。

(7)產(chǎn)物TiCl4在熱潮濕空氣中“發(fā)煙”生成TiO2xH2O，反應(yīng)方程式為_________。

Answer 1

【答案】球形冷凝管 檢查裝置的氣密性 增大接觸面積，使反應(yīng)更充分，炭粉稍過量，提高鈦鐵礦利用率 將生成的TiCl4氣體完全排入C裝置中 2FeTiO3+7Cl2+6C2TiCl4+2FeCl3+6CO 冷凝或凝結(jié)FeCl3固體，除去FeCl3 缺少吸收CO防止污染大氣的裝置 TiCl4+(2+x)H2OTiO2xH2O+4HCl

【解析】

濃鹽酸與KMnO4反應(yīng)制取Cl2，由于濃鹽酸具有揮發(fā)性，制取得到的Cl2中含有雜質(zhì)HCl及水蒸氣，用飽和NaCl溶液除去HCl，然后經(jīng)濃硫酸干燥得到純凈Cl2，在A中與鈦鐵礦及焦炭在加熱時(shí)發(fā)生反應(yīng)產(chǎn)生TiCl4、FeCl3及水，在B裝置中控制溫度在150～200℃，將FeCl3冷凝分離除去，C收集產(chǎn)品，D裝置用堿石灰吸收反應(yīng)中剩余的氯氣，同時(shí)防止空氣中的水蒸氣進(jìn)入C裝置，但該裝置缺少對(duì)CO處理的裝置。

(1)儀器a為球形冷凝管；裝置組裝好以后，加入試劑之前須進(jìn)行的操作是檢查裝置的氣密性；

(2)實(shí)驗(yàn)中先將鈦鐵礦粉碎，并與稍過量的炭粉混合均勻，制成多孔狀固體混合物，可增大反應(yīng)物接觸面，炭粉稍過量，可以提高鈦鐵礦利用率；

(3)實(shí)驗(yàn)中兩次通入N2，第一次通入是排出裝置中的空氣，防止其干擾實(shí)驗(yàn)，第二次通入N2的作用是將生成的TiCl4氣體完全排入冷凝管冷卻；

(4)干燥純凈的氯氣在A中與FeTiO3和炭粉的混合物反應(yīng)生成四氯化鈦和氯化鐵，其化學(xué)反應(yīng)方程式為：2FeTiO3+7Cl2+6C2TiCl4+2FeCl3+6CO；

(5)因?yàn)榉磻?yīng)生成四氯化鈦和氯化鐵，而四氯化鈦常溫下為液體，沸點(diǎn)136.4℃，氯化鐵的熔點(diǎn)306℃，沸點(diǎn)315℃，裝置B的控溫箱溫度在150～200℃，就可以使氯化鐵凝結(jié)為固體，從而可以讓將生成的TiCl4氣體完全排入冷凝管冷卻，并且與氯化鐵分離；

(6)D裝置用堿石灰吸收反應(yīng)中剩余的氯氣，同時(shí)防止空氣中的水蒸氣進(jìn)入C裝置，但該裝置缺少對(duì)CO處理的裝置；

(7) 產(chǎn)物TiCl4在熱潮濕空氣中“發(fā)煙”生成TiO2xH2O，反應(yīng)的化學(xué)方程式為TiCl4+(x+2)H2OTiO2xH2O↓+4HCl。