Question

5．某化学兴趣小组同学以TiO₂和CCl₄为原料在实验室制取液态TiCl₄，装置如图所示．

有关信息如下：
①反应原理：TiO₂（s）+CCl₄（g）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$ TiCl₄（g）+CO₂（g）
②反应条件：无水无氧且加热
③有关物质性质如下表：

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

请回答下列问题：
（1）仪器A的名称是球形干燥管，其中装的试剂不可能是（填序号）B．
A．碱石灰       B．无水硫酸铜       C．氧化钙        D．烧碱
（2）整个实验过程中通N₂的目的是排除装置中的空气，保证反应在无水无氧环境下进行．
（3）装置E中的试剂是浓硫酸；兴趣小组的甲同学认为实验中E装置不能换成A装置，理由是A装置不能吸收空气中的氧气，不能保证反应在无氧环境下进．
（4）实验开始前的操作包括：组装仪器、检查装置的气密性、加装药品、通N₂一段时间后点燃酒精灯．
（5）欲分离D中的液态混合物，所采用操作的名称是蒸馏．
（6）TiCl₄还可由TiO₂和焦炭、氯气在加热下反应制得，同时有CO产生，反应的化学方程式为TiO₂+2Cl₂+2C $\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$TiCl₄+2CO；反应所需氯气可通过电解饱和食盐水制得，现电解1L饱和食盐水，当转移的电子数为0.1N_A时，该溶液的pH值为13．

Answer 1

分析 （1）仪器A为球形干燥管；无水硫酸铜吸水效率太低，一般不用作干燥剂；
（2）实验的反应条件为：无水无氧且加热，应保证实验在无水无氧环境下进行；
（3）由于TiCl₄遇潮湿空气产生白雾，发生水解反应，且反应在无氧条件下进行，故E装置作用是防止空气中水蒸气、氧气进入；A装置不能吸收空气中的氧气；
（4）反应得到气体TiCl₄与二氧化碳，装置气密性要好，在加装药品之前应检验装置的气密性；
（5）D中的液态混合物为TiCl₄与未反应的CCl₄，二者互溶，分离互溶的液体采取蒸馏方法；
（6）TiO₂和焦炭、氯气在加热下反应制得TiCl₄，同时有CO产生；电解发生反应：2NaCl+2H₂O$\frac{\underline{\;电解\;}}{\;}$2NaOH+H₂↑+Cl₂↑，由转移电子根据方程式计算NaOH物质的量，再计算c（NaOH），根据c（H⁺）=$\frac{{K}_{w}}{c（O{H}^{-}）}$计算溶液中氢离子浓度，再根据pH=-lgc（H⁺）．

解答 解：（1）仪器A为球形干燥管；碱石灰、氧化钙、烧碱具有很强的吸水性，可以用于干燥氮气，而无水硫酸铜吸水效率太低，一般不用作干燥剂，
故答案为：球形干燥管；B；
（2）实验的反应条件为：无水无氧且加热，应保证实验在无水无氧环境下进行，而装置中有空气，通入氮气的目的是：排除装置中的空气，保证反应在无水无氧环境下进行，
故答案为：排除装置中的空气，保证反应在无水无氧环境下进行；
（3）由于TiCl₄遇潮湿空气产生白雾，发生水解反应，且反应在无氧条件下进行，故E装置作用是防止空气中水蒸气、氧气进入，E中盛放的试剂为浓硫酸；A装置可以吸收水，但不能不能吸收空气中的氧气，不能保证反应在无氧环境下进，故E装置不能换成A装置，
故答案为：浓硫酸；A装置不能吸收空气中的氧气，不能保证反应在无氧环境下进；
（4）反应得到气体TiCl₄与二氧化碳，装置气密性要好，在加装药品之前应检验装置的气密性，
故答案为：检查装置的气密性；
（5）D中的液态混合物为TiCl₄与未反应的CCl₄，二者互溶，采取蒸馏方法进行分离，
故答案为：蒸馏；
（6）TiO₂和焦炭、氯气在加热下反应制得TiCl₄，同时有CO产生，反应方程式为：TiO₂+2Cl₂+2C $\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$TiCl₄+2CO；电解发生反应：2NaCl+2H₂O$\frac{\underline{\;电解\;}}{\;}$2NaOH+H₂↑+Cl₂↑，当转移的电子数为0.1N_A时，即转移电子为0.1mol，由方程式可知生成NaOH为0.1mol，反应中c（NaOH）=$\frac{0.1mol}{1L}$=0.1mol/L，故溶液中c（H⁺）=$\frac{1{0}^{-14}}{0.1}$mol/L=10^-13mol/L，则溶液pH=-lgc（H⁺）=-lg10^-13=13，
故答案为：TiO₂+2Cl₂+2C $\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$TiCl₄+2CO；13．

点评 本题考查实验制备方案，明确原理是解题关键，侧重考查学生装置的分析评价，注意对题目信息的提取与应用，是对学生综合能力的考查，难度中等．