【题目】四氯化钛（TiCl4）是生产金属钛及其化合物的重要中间体。室温下，四氯化钛为无色液体。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)
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/℃ | 其它 |
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）装置F橡皮管的作用是________________，装置F中有氮气生成，该反应的化学方程式为_______________。
（2）实验装置依次连接的顺序为F→B→_________________。
（3）实验开始前首先点燃____处酒精灯（填“D”或“F”），目的是___________________。
（4）E装置______（填“能”或“不能”）换成B装置，理由是______。
（5）欲分离C中的液态混合物，所采用操作的名称是__________________。
（6）TiCl4是制取航天航空工业材料——钛合金的重要原料。某钛合金的元素还有Al和Si等。已知在常温下，钛是一种耐强酸强碱的金属，请设计实验检验其中的铝元素： ___________________。
【答案】 平衡气压，使液体顺利流下 NaNO2＋NH4Cl
N2↑＋NaCl＋2H2O A、D、C、E F 利用生成的氮气排除装置中的空气，保证反应在无水无氧环境下进行 不能 B 装置可以吸收水，但不能阻止空气中的氧气，不能保证反应在无氧环境下进行 蒸馏 取少量合金样品于试管中，滴加过量的稀硫酸，振荡，静置，取上层清液，再逐滴滴入氢氧化溶液至过量，若有沉淀产生，然后沉淀完全溶解，则证明样品中有 Al
【解析】试题分析：TiO2(s)与CCl4(g)反应的条件是无水无氧且加热，加热前用干燥的氮气排出装置中的空气，用热水促使液态CCl4挥发制取CCl4气体；TiO2(s)与CCl4(g)再D中反应生成TiCl4蒸汽，再用冰水冷凝法收集液态TiCl4；由于TiCl4遇潮湿空气产生白雾，所以装置最后需要增加干燥装置。
解析：（1）装置F橡皮管的作用是平衡气压，使分液漏斗中液体顺利流下；
装置F中NaNO2与NH4Cl加热反应有氮气生成，反应的化学方程式为NaNO2+NH4Cl
N2↑+NaCl+2H2O。
（2）根据以上分析，制备干燥的氮气排出装置中的空气，用热水促使液态CCl4挥发制取CCl4气体；TiO2(s)与CCl4(g)再D中反应生成TiCl4蒸汽，再用冰水冷凝法收集液态TiCl4；由于TiCl4遇潮湿空气产生白雾，所以装置最后需要增加干燥装置，实验装置依次连接的顺序为F→B→A→D→C→E。
（3）为排除装置中的空气，保证反应在无水无氧环境下进行，先制备干燥的氮气，实验开始前首先点燃F处酒精灯。
（4）B装置可以吸收水，但不能阻止空气中的氧气，不能保证反应在无氧环境下进行，E装置不能换成B装置。
（5）C中是液体的液态CCl4、TiCl4混合物，根据沸点不同，用蒸馏法分离。
（6）Al和Si都能溶于氢氧化钠溶于，生成偏铝酸钠、硅酸钠，偏铝酸钠、硅酸钠与盐酸反应生成氯化铝和硅酸沉淀，检验其中的Si元素的方法是取少量合金样品于试管中，滴加过量NaOH溶液，振荡，静置后取上层清液，再逐滴滴入稀盐酸至过量，若有沉淀产生且最终沉淀不完全溶解，则证明样品中有Si。
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2021-12-22
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