Question

四氯化鈦是無色液體，沸點為136℃。它極易水解，遇空氣中的水蒸氣即產生“白煙”(TiCl₄＋H₂O=TiOCl₂＋2HCl↑)。在650～850℃下，將氯氣通過二氧化鈦和炭粉的混合物可得到四氯化鈦和一種有毒氣體。如圖是某科研小組制備TiCl₄的反應裝置，其主要操作步驟如下：

①連接好整套裝置，在通Cl₂前先通入CO₂氣體并持續一段時間；
②當錐形瓶中TiCl₄的量不再增加時，停止加熱，從側管中改通CO₂氣體直到電爐中的瓷管冷卻為止；
③將TiO₂、炭粉混合均勻后，裝入管式電爐中；
④將電爐升溫到800℃，一段時間后改通Cl₂，同時在冷凝管中通冷凝水。
試回答下列問題：
(1)正確的操作順序為(填序號)________。
(2)C裝置中的反應的化學方程式為_________________________________。
(3)B中的試劑為________；其作用是__________________________。
(4)D裝置的作用是_________________________________________。
(5)干燥管中無水CaCl₂的作用是_____________________________。
(6)從環境保護的角度，提出一個優化方案：__________________________。

Answer 1

　(1)③①④②
(2)TiO₂＋2Cl₂＋2CTiCl₄＋2CO
(3)濃硫酸　干燥氯氣
(4)冷凝四氯化鈦
(5)防止E中的水蒸氣進入D中，使TiCl₄水解
(6)在尾氣出口處加一點燃的酒精燈或增加一尾氣處理裝置

　由題意四氯化鈦極易水解，故應首先用惰性氣體(這里指CO₂)排盡裝置中的空氣，且制得的氯氣應先經過干燥，即B中應盛裝濃硫酸，且制得的四氯化鈦應采取保護措施，避免與空氣中的水蒸氣反應，故在冷凝管后連接了無水氯化鈣；在650℃～850℃下發生反應生成四氯化鈦和一氧化碳，在D裝置中被冷卻并收集，尾氣中含有沒反應的氯氣以及一氧化碳，故裝置最后還需要添加處理一氧化碳的裝置。由上分析可得正確的操作順序應為③①④②。