Question

18．普通紙張的主要成分是纖維素．在早期的紙張生產中，常采用紙表面涂明礬的工藝，以填補其表面的微孔，防止墨跡擴散，請回答下列問題：
（1）人們發現紙張會發生酸性腐蝕而變脆、破損，嚴重威脅紙質文物的保存．經分析檢驗，發現酸性腐蝕主要與造紙中涂敷明礬的工藝有關，其中的化學原理是明礬水解產生酸性環境，在酸性條件下纖維素水解，使高分子鏈斷裂；為了防止紙張的酸性腐蝕，可在紙漿中加入碳酸鈣等添加劑，該工藝原理的化學（離子）方程式為CaCO₃+2H⁺=Ca²⁺+CO₂↑+H₂O；
（2）為了保護這些紙質文物，有人建議采取下列措施：
①噴灑堿性溶液，如稀氫氧化鈉溶液或氨水等．這樣操作產生的主要問題是過量的堿同樣可能會導致纖維素水解，造成書箱污損；
②噴灑Zn（C₂H₅）₂．Zn（C₂H₅）₂可以與水反應生成氧化鋅和乙烷．用化學（離子）方程式表示該方法生成氧化鋅及防止酸性腐蝕的原理Zn（C₂H₅）₂+H₂O=ZnO+2C₂H₆↑；ZnO+2H⁺=Zn²⁺+H₂O；
（3）現代造紙工藝常用鈦白粉（TiO₂）替代明礬．鈦白粉的一種工業制法是以鈦鐵礦（主要成分為FeTiO₃）為原料按下列過程進行的，請完成下列化學方程式：
①2 FeTiO₃+6 C+7 Cl₂ $\frac{\underline{\;900℃\;}}{\;}$2 TiCl₄+2 FeCl₃+6CO
②1 TiCl₄+1 O₂ $\frac{\underline{\;1000-1400℃\;}}{\;}$1 TiO₂+2 Cl₂．

Answer 1

分析 （1）依據題意紙張會發生酸性腐蝕而變脆、破損，結合明礬水解顯酸性及碳酸鈣能中和H⁺，可防止紙張的酸性腐蝕，據此解答；
（2）①纖維素在堿性條件下同樣也能發生水解，因此噴灑堿性溶液同樣也能造成書籍污損；
②由題意：噴灑Zn（C₂H₅）₂．Zn（C₂H₅）₂可以與水反應生成氧化鋅和乙烷，氧化鋅能夠與氫離子反應，消耗氫離子，據此寫出反應方程式和離子方程式；
（3）分析反應中各元素化合價變化，找出元素化合價升高的元素和化合價降低的元素，依據氧化還原反應中得失電子守恒規律結合原子個數守恒規律書寫方程式．

解答 解：（1）依據題意紙張會發生酸性腐蝕而變脆、破損，而明礬水解產生酸性環境，在酸性條件下纖維素水解，使高分子鏈斷裂；碳酸鈣能夠消耗溶液中氫離子，減弱溶液酸性，反應離子方程式：CaCO₃+2H⁺=Ca²⁺+CO₂↑+H₂O；
故答案為：明礬水解產生酸性環境，在酸性條件下纖維素水解，使高分子鏈斷裂； CaCO₃+2H⁺=Ca²⁺+CO₂↑+H₂O；
（2）①纖維素不但能在酸性環境下水解，在堿性條件下同樣水解．過量的堿同樣可能會導致纖維素水解，造成書籍污損；
故答案為：過量的堿同樣可能會導致纖維素水解，造成書籍污損；
②由信息可知：Zn（C₂H₅）₂可以與水反應生成氧化鋅和乙烷，其實反應原理相可看成鋅結合水電離出來的氫氧根，最后變為氧化鋅和水，則C₂H₅結合氫變為乙烷．氧化鋅可以與酸性溶液反應，從而消耗掉氫離子，起到防止腐蝕的作用．
故答案為：Zn（C₂H₅）₂+H₂O=ZnO+2C₂H₆↑；ZnO+2H⁺=Zn²⁺+H₂O；
（3）①令FeTiO₃的系數為1，根據Ti原子守恒可知，TiCl₄的系數為1，由Fe原子守恒可知FeCl₃的系數為1，由O原子守恒可知CO的系數為3，根據C原子守恒可知C的系數為3，根據Cl原子守恒可知氯氣的系數為$\frac{7}{2}$，同時擴大2倍，配平后方程式為：2FeTiO₃+6C+7Cl₂+6C$\frac{\underline{\;900℃\;}}{\;}$2TiCl₄+2FeCl₃+6CO，
故答案為：2，6，7；2，2，6；
②反應中Cl：-1價→0價，O：0價→-2價，要使氧化劑、還原劑得失電子守恒，則TiCl₄的系數為1，O₂系數為1，依據原子個數守恒，TiO₂系數為1，Cl₂系數為2，方程式：TiCl₄+O₂$\frac{\underline{\;1000℃-1400℃\;}}{\;}$TiO₂+2Cl₂；
故答案為：1；1；1；2．

點評 本題考查了化學方程式書寫，側重考查氧化還原反應方程式配平，明確鹽類水解規律、氧化還原反應基本概念、得失電子守恒規律是解題關鍵，題目難度中等．