Question

【題目】TiCl4是由鈦精礦（主要成分為TiO2）制備鈦（Ti）的重要中間產物，制備純TiCl4的流程示意圖如下：

資料：TiCl4及所含雜質氯化物的性質

化合物	SiCl4	TiCl4	AlCl3	FeCl3	MgCl2
沸點/℃	58	136	181（升華）	316	1412
熔點/℃	69	25	193	304	714
在TiCl4中的溶解性	互溶	——	微溶		難溶

（1）氯化過程：TiO2與Cl2難以直接反應，加碳生成CO和CO2可使反應得以進行。

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 沸騰爐中加碳氯化生成TiCl4(g)和CO(g)的熱化學方程式：____________________。

② 氯化過程中CO和CO2可以相互轉化，根據如圖判斷：CO2生成CO反應的ΔH_____0（填“＞”“＜”或“=”），判斷依據：_______________。

③ 氯化反應的尾氣須處理后排放，尾氣中的HCl和Cl2經吸收可得粗鹽酸、FeCl3溶液，則尾氣的吸收液依次是__________________________。

④ 氯化產物冷卻至室溫，經過濾得到粗TiCl4混合液，則濾渣中含有_____________。

（2）精制過程：粗TiCl4經兩步蒸餾得純TiCl4。示意圖如下：

物質a是______________，T2應控制在_________。

Answer 1

【答案】 TiO2(g)+2Cl2(g)+2C(s)=TiCl4(g)+2CO(g) △H=-45.5kJ/mol > 溫度越高，CO的物質的量越多(或CO2的物質的量越少)，說明CO2生成CO的反應是吸熱反應，所以△H>0 飽和食鹽水、FeCl2溶液、NaOH溶液 MgCl2、AlCl3、FeCl3 四氯化硅 136℃~181℃

【解析】（1）①生成TiCl4和CO的反應方程式為TiO2＋2Cl2＋2C=TiCl4＋2CO，根據蓋斯定律，兩式相加，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根據圖像，隨著溫度的升高，CO的濃度增加，CO2濃度降低，說明升高溫度，平衡向正反應方向移動，即△H>0。③除去氯氣中混有HCl一般采用將氣體通過飽和食鹽水，結合操作目的，因此先通過飽和食鹽水，然后在通入FeCl2溶液中，最后用氫氧化鈉溶液吸收剩余的Cl2。④資料中已經給出“TiCl4及所含雜質氯化物的性質”一覽表，因此氯化過程中生成的MgCl2、AlCl3、FeCl3只有少量溶解在液態TiCl4中，而SiCl4完全溶解在TiCl4中，因此過濾得到粗TiCl4混合液時濾渣中含有上述難溶物和微溶物。（2）根據資料，SiCl4的沸點最低，先蒸餾出來，因此物質a為SiCl4，根據流程目的，為了得到純凈的TiCl4，后續溫度需控制在稍微大于136℃，但小于181℃。