Question

钛元素的外围电子排布为3d²4s²。 实验室利用反应TiO₂(s)+CCl₄(g) TiCl₄(g)+CO₂(g)制取TiCl₄，装置如图所示：

有关物质的性质如下表。

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

(1)装置E中的试剂是_________。反应结束前进行如下操作：

①停止通氮气  ②熄灭酒精灯  ③冷却至室温

正确的顺序为___________(填序号)。

(2)欲分离D中的液态混合物，所采用操作的名称是________。

(3)TiCl₄ 遇到湿空气发生强烈水解，其中一种物质是TiO(OH)₂，试写出该水解反应的化学方程式 ___________________________________。

(4)有同学认为该反应还会生成CO，所以要增加尾气吸收装置，试分析该观点的合理性_________________。

(5)也可以用反应TiO₂(s)+2C(s)+2Cl₂(g) TiCl₄(g)+2CO(g) 制取TiCl₄，在上述实验装置中将通氮气改为通氯气，撤去装置B，请简述对该装置的其它改变处_______________________。

Answer

浓硫酸 ②③① 蒸馏 TiCl4 + 3H2O → TiO(OH)2 + 4HCl 不合理；因为不会发生氧化还原反应 石英管内改为盛TiO2和C、将E改为盛碱石灰的干燥管、增加CO的吸收装置（答橡胶袋、盛醋酸亚铜氨的洗气瓶等均可）。

【解析】

用TiO2(s)+CCl4(g)TiCl4(g)+CO2(g)制取TiCl4，是在硬质玻璃管内完成的。实验开始前，首先通入经过干燥管干燥的N2，排尽装置内的空气；气体进入B中，与CCl4蒸气一起进入C装置，发生反应生成TiCl4(g)，与CCl4、N2的混合气共同进入装置D，在D中TiCl4(g)、CCl4冷凝为液体，N2逸出，E中应不产生水蒸气，以防TiCl4(g)水解。

(1)装置E的作用是阻止空气中的水蒸气进入D中，所用试剂是浓硫酸。反应结束前，为防止倒吸，需先熄酒精灯，继续通N2，待冷却后，才停止通N2，所以正确的操作顺序为②③①。答案为：浓硫酸；②③①；

(2)在D中，TiCl4(g)、CCl4两种液体的沸点相差较大，欲分离D中的液态混合物，所采用操作的名称是蒸馏。答案为：蒸馏；

(3)TiCl4 遇到湿空气发生强烈水解，其中一种物质是TiO(OH)2，则另一产物为HCl，该水解反应的化学方程式为TiCl4 + 3H2O → TiO(OH)2 + 4HCl。答案为：TiCl4 + 3H2O → TiO(OH)2 + 4HCl；

(4)在C中，发生的反应为复分解反应，没有元素价态的变化。有同学认为该反应还会生成CO，所以要增加尾气吸收装置，他的观点不合理，因为不会发生氧化还原反应。答案为：不合理；因为不会发生氧化还原反应；

(5)也可以用反应TiO2(s)+2C(s)+2Cl2(g) TiCl4(g)+2CO(g) 制取TiCl4，在上述实验装置中将通氮气改为通氯气，撤去装置B，还需考虑反应物中增加C，同时考虑尾气Cl2、CO的处理，所以对该装置的其它改变处为：石英管内改为盛TiO2和C、将E改为盛碱石灰的干燥管、增加CO的吸收装置（答橡胶袋、盛醋酸亚铜氨的洗气瓶等均可）。答案为：石英管内改为盛TiO2和C、将E改为盛碱石灰的干燥管、增加CO的吸收装置（答橡胶袋、盛醋酸亚铜氨的洗气瓶等均可）。