Question

四氯化钛是无色液体，沸点为136℃。它极易水解，遇空气中的水蒸气即产生“白烟”(TiCl₄＋H₂O=TiOCl₂＋2HCl↑)。在650～850℃下，将氯气通过二氧化钛和炭粉的混合物可得到四氯化钛和一种有毒气体。如图是某科研小组制备TiCl₄的反应装置，其主要操作步骤如下：

①连接好整套装置，在通Cl₂前先通入CO₂气体并持续一段时间；
②当锥形瓶中TiCl₄的量不再增加时，停止加热，从侧管中改通CO₂气体直到电炉中的瓷管冷却为止；
③将TiO₂、炭粉混合均匀后，装入管式电炉中；
④将电炉升温到800℃，一段时间后改通Cl₂，同时在冷凝管中通冷凝水。
试回答下列问题：
(1)正确的操作顺序为(填序号)________。
(2)C装置中的反应的化学方程式为_________________________________。
(3)B中的试剂为________；其作用是__________________________。
(4)D装置的作用是_________________________________________。
(5)干燥管中无水CaCl₂的作用是_____________________________。
(6)从环境保护的角度，提出一个优化方案：__________________________。

Answer 1

　(1)③①④②
(2)TiO₂＋2Cl₂＋2CTiCl₄＋2CO
(3)浓硫酸　干燥氯气
(4)冷凝四氯化钛
(5)防止E中的水蒸气进入D中，使TiCl₄水解
(6)在尾气出口处加一点燃的酒精灯或增加一尾气处理装置

　由题意四氯化钛极易水解，故应首先用惰性气体(这里指CO₂)排尽装置中的空气，且制得的氯气应先经过干燥，即B中应盛装浓硫酸，且制得的四氯化钛应采取保护措施，避免与空气中的水蒸气反应，故在冷凝管后连接了无水氯化钙；在650℃～850℃下发生反应生成四氯化钛和一氧化碳，在D装置中被冷却并收集，尾气中含有没反应的氯气以及一氧化碳，故装置最后还需要添加处理一氧化碳的装置。由上分析可得正确的操作顺序应为③①④②。