Question

納米材料二氧化鈦（TiO₂）具有很高的化學活性，可做性能優良的催化劑。

（1）工業上二氧化鈦的制備方法是：

Ⅰ.將干燥后的金紅石（主要成分是TiO₂，主要雜質是SiO₂）與碳粉混合放入氯化爐中，在高溫下通入Cl₂反應，制得混有SiCl₄雜質的TiCl₄。

Ⅱ.將SiCI₄分離，得到純凈的TiCl₄。

Ⅲ.在TiCl₄中加水、加熱，水解得到沉淀TiO₂·xH₂O。

Ⅳ.TiO₂·xH₂O高溫分解得到TiO₂。

①根據資料卡片中信息判斷，TiCl₄與SiCl₄在常溫下的狀態是       ，分離二者所采用的操作名稱是       。

②Ⅲ中反應的化學方程式是              。

③如Ⅳ在實驗室中完成，應將TiO₂·xH₂O放在       （填字母）中加熱。

（2）據報道：“生態馬路”是在鋪設時加入一定量的TiO₂，TiO₂受太陽光照射后，產生的電子被空氣或水中的氧獲得，生成H₂O₂。H₂O₂能清除路面空氣中的CxHy、CO等，其主要是利用了H₂O₂的               （填“氧化性”或“還原性”）。

（3）某研究小組用下列裝置模擬“生態馬路”的部分原理。（夾持裝置已略去）

①如緩慢通入22.4 L（已折算成標準狀況）CO氣體，結果NaOH溶液增重11 g，則CO的轉化率為         。

②當CO氣體全部通入后，還要按圖示通一段時間空氣，其目的是         。

 

Answer 1

【答案】

（1）①液態（1分）；蒸餾（1分）

②TiCl₄+（x+2）H₂OTiO₂·xH₂O↓+4HCl（2分）③b（1分）

（2）氧化性（1分）

（3）①25％（2分）

②將殘留在裝置中的CO₂氣體排出，使其被NaOH溶液吸收，以減小誤差（2分）

【解析】

試題分析：（1）①根據資料卡片中的TiCl₄與SiCl₄熔點、沸點可知，TiCl₄與SiCl₄在常溫下的狀態是液態；分離沸點相差較大的互溶液體常采取蒸餾方法，

②由信息可知TiCl₄與水在加熱條件下，水解得到沉淀TiO₂·xH₂O與HCl，反應方程式為：TiCl₄+（x+2）H₂OTiO₂·xH₂O↓+4HCl，Ⅳ為燒杯與蒸發皿通常進行液態加熱，高溫分解固體物質常在坩堝中進行，

（2）①由2O+H₂O→2OH，可知水中O-H鍵斷裂，O-H鍵屬于極性共價鍵，

②C_xH_y、CO等具有還原性，H₂O₂具有強氧化性，H₂O₂能氧化C_xH_y、CO等，清除路面空氣中的C_xH_y、CO等，故答案為：氧化性；

（3）①22.4L（已折算成標準狀況）CO氣體的物質的量為 =1mol；

NaOH溶液增重11g為吸收的CO₂質量，根據碳元素守恒可知，轉化率的CO的物質的量等于CO₂的物質的量為=0.25mol；

所以CO的轉化率為×100%=25%，故答案為：25%；

②裝置中有殘留的CO₂氣體，通一會兒空氣，將殘留在裝置中的CO₂氣體排出，被NaOH溶液吸收，減小誤差，

考點：考查學生閱讀題目獲取信息能力、物質分離提純等基本操作、對實驗原理裝置的理解等。