Question

【題目】四氯化鈦常溫下為無色液體，熔點－23.2℃，沸點136.4℃，極易水解。在900℃時，將氯氣通過鈦鐵礦(主要成分是FeTiO3)和炭粉的混合物可反應生成四氯化鈦和氯化鐵(熔點306℃，沸點315℃)，同時產生一種有毒氣體。現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，沒加試劑反應前，應該進行的操作是_____。

(2)反應開始前，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)實驗中需通入N2兩次，第二次通N2的作用是_________。

(4)900℃時，A裝置中發生反應的化學方程式為__________。

(5)B裝置中控溫箱溫度在150～200℃，目的是___________。

(6)裝置b處存在的缺點是________________。

(7)產物TiCl4在熱潮濕空氣中“發煙”生成TiO2xH2O，反應方程式為_________。

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反應制取Cl2，由于濃鹽酸具有揮發性，制取得到的Cl2中含有雜質HCl及水蒸氣，用飽和NaCl溶液除去HCl，然后經濃硫酸干燥得到純凈Cl2，在A中與鈦鐵礦及焦炭在加熱時發生反應產生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收集產品，D裝置用堿石灰吸收反應中剩余的氯氣，同時防止空氣中的水蒸氣進入C裝置，但該裝置缺少對CO處理的裝置。

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

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

(3)實驗中兩次通入N2，第一次通入是排出裝置中的空氣，防止其干擾實驗，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生成四氯化鈦和氯化鐵，其化學反應方程式為：2FeTiO3+7Cl2+6C2TiCl4+2FeCl3+6CO；

(5)因為反應生成四氯化鈦和氯化鐵，而四氯化鈦常溫下為液體，沸點136.4℃，氯化鐵的熔點306℃，沸點315℃，裝置B的控溫箱溫度在150～200℃，就可以使氯化鐵凝結為固體，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中剩余的氯氣，同時防止空氣中的水蒸氣進入C裝置，但該裝置缺少對CO處理的裝置；

(7) 產物TiCl4在熱潮濕空氣中“發煙”生成TiO2xH2O，反應的化學方程式為TiCl4+(x+2)H2OTiO2xH2O↓+4HCl。