Question

TiCl₄是由钛精矿（主要成分为TiO₂）制备钛（Ti）的重要中间产物，制备纯TiCl₄的流程示意图如下：

资料：TiCl₄及所含杂质氯化物的性质

化合物	SiCl4	TiCl4	AlCl3	FeCl3	MgCl2
沸点/℃	58	136	181（升华）	316	1412
熔点/℃	−69	−25	193	304	714
在TiCl4中的溶解性	互溶	——	微溶	难溶

（1）氯化过程：TiO₂与Cl₂难以直接反应，加碳生成CO和CO₂可使反应得以进行。

已知：TiO₂(s)+2 Cl₂(g)= TiCl₄(g)+ O₂(g)           2C(s)+O₂(g)=2CO(g) 

① 沸腾炉中加碳氯化生成TiCl₄(g)和CO(g)的化学方程式：________________

② 氯化反应的尾气须处理后排放，尾气中的HCl和Cl₂经吸收可得粗盐酸、FeCl₃溶液，则尾气的吸收液依次是_____________________。

③ 氯化产物冷却至室温，经过滤得到粗TiCl₄混合液，则滤渣中含有_____________

（2）精制过程：粗TiCl₄经两步蒸馏得纯TiCl₄。示意图如下：

物质a是_________，T₂应控制在_________

Answer

TiO2+2Cl2+2C=TiCl4+2CO H2O、FeCl2溶液、NaOH溶液 MgCl2、AlCl3、FeCl3 SiCl4 高于136℃，低于181℃

【解析】考查化学工艺流程，（1）①根据信息，TiO2(s)+2 Cl2(g)= TiCl4(g)+ O2(g)，2C(s)+O2(g)=2CO(g) ，两式相加得到：TiO2+2Cl2+2C=TiCl4+2CO；②因为HCl极易溶于水得到盐酸，根据实验目的，因此先通过H2O，然后通过FeCl2溶液，让氯气把FeCl2氧化成FeCl3，可能有部分Cl2为反应，氯气有毒，必须尾气处理，最后通过NaOH溶液；③根据表格中数据，室温下，SiCl4、TiCl4为液体，SiCl4完全溶于TiCl4中，AlCl3、FeCl3、MgCl2为固体，少量的三种物质溶于TiCl4中，因此滤渣中含有AlCl3、FeCl3、MgCl2；（2）粗TiCl4中含有SiCl4杂质，因此物质a为SiCl4，根据流程目的，为了得到纯净TiCl4，温度应控制在稍微大于136℃，但小于181℃。