Question

TiCl₄是由钛精矿（主要成分为TiO₂）制备钛（Ti）的重要中间产物，制备纯TiCl₄的流程示意图如下：

资料：TiCl₄及所含杂质氯化物的性质

化合物	SiCl4	TiCl4	AlCl3	FeCl3	MgCl2
沸点/℃	58	136	181（升华）	316	1412
熔点/℃	−69	−25	193	304	714
在TiCl4中的溶解性	互溶	——	微溶	难溶

（1）氯化过程：TiO₂与Cl₂难以直接反应，加碳生成CO和CO₂可使反应得以进行。

已知：TiO₂(s)+2 Cl₂(g)= TiCl₄(g)+ O₂(g)  ΔH₁=+175.4 kJ·mol^-1

2C(s)+O₂(g)=2CO(g)  ΔH₂=-220.9 kJ·mol^-1

① 沸腾炉中加碳氯化生成TiCl₄(g)和CO(g)的热化学方程式：_______________________。

② 氯化过程中CO和CO₂可以相互转化，根据如图判断：CO₂生成CO反应的ΔH_____0（填“＞”“＜”或“=”），判断依据：_______________。

③ 氯化反应的尾气须处理后排放，尾气中的HCl和Cl₂经吸收可得粗盐酸、FeCl₃溶液，则尾气的吸收液依次是__________________________。

④ 氯化产物冷却至室温，经过滤得到粗TiCl₄混合液，则滤渣中含有_____________。

（2）精制过程：粗TiCl₄经两步蒸馏得纯TiCl₄。示意图如下：

物质a是______________，T₂应控制在_________。

Answer

TiO2(s)+2Cl2(g)+2C(s)=TiCl4(g)+2CO(g)△H=-45.5 kJ/mol>随温度升高，CO含量增大，说明生成CO的反应是吸热反应H2O、FeCl2溶液、NaOH溶液 MgCl2、AlCl3、FeCl3SiCl4高于136℃，低于181℃

【解析】

（1）①生成TiCl4和CO的反应方程式为TiO2＋2Cl2＋2C=TiCl4＋2CO，根据盖斯定律，两式相加，得到TiO2(g)+2Cl2(g)+2C(s)=TiCl4(g)+2CO(g) △H=ΔH1+ΔH2=（-220.9 kJ·mol-1）+（+175.4 kJ·mol-1）=-45.5kJ·mol－1。②根据图像，随着温度的升高，CO的浓度增加，CO2浓度降低，说明升高温度，平衡向正反应方向移动，即△H>0。③除去氯气中混有HCl一般采用将气体通过饱和食盐水，结合操作目的，因此先通过饱和食盐水，然后在通入FeCl2溶液中，最后用氢氧化钠溶液吸收剩余的Cl2。④资料中已经给出“TiCl4及所含杂质氯化物的性质”一览表，因此氯化过程中生成的MgCl2、AlCl3、FeCl3只有少量溶解在液态TiCl4中，而SiCl4完全溶解在TiCl4中，因此过滤得到粗TiCl4混合液时滤渣中含有上述难溶物和微溶物。（2）根据资料，SiCl4的沸点最低，先蒸馏出来，因此物质a为SiCl4，根据流程目的，为了得到纯净的TiCl4，后续温度需控制在稍微大于136℃，但小于181℃。