Question

納米材料二氧化鈦（TiO₂）具有很高的化學(xué)活性，可做性能優(yōu)良的催化劑．
（1）工業(yè)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(zhì)是SiO₂）與碳粉混合放入氯化爐中，在高溫下通入Cl₂反應(yīng)，制得混有SiCl₄雜質(zhì)的TiCl₄．
Ⅱ．將SiCl₄分離，得到純凈的TiCl₄．
Ⅲ．向TiCl₄中加水，加熱，水解得到沉淀TiO₂?xH₂O．
Ⅳ．將TiO₂?xH₂O高溫分解得到TiO₂．

資料卡片
物質(zhì)	熔點(diǎn)	沸點(diǎn)
SiCl4	-70℃	57.6℃
TiCl4	-25℃	136.5℃

①根據(jù)資料卡片中信息判斷，TiCl₄與SiCl₄在常溫下的狀態(tài)是

 

；分離二者所采取的操作名稱是

 

．
②Ⅲ中反應(yīng)的化學(xué)方程式是

 

．
③如在實(shí)驗(yàn)室中完成步驟IV，應(yīng)將TiO₂?xH₂O放在

 

（填字母序號圖 1）中加熱．

（2）據(jù)報(bào)道：“生態(tài)馬路”是在鋪設(shè)時(shí)加入一定量的TiO₂，TiO₂受太陽光照射后，產(chǎn)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C_xH_y、CO等，其主要是利用了H₂O₂的

 

（填“氧化性”或“還原性”）．
（3）圖2是某研究小組用下列裝置模擬“生態(tài)馬路”的部分原理（夾持裝置已略去）．
①緩慢通入22.4L（已折算成標(biāo)準(zhǔn)狀況）CO氣體和足量空氣，最終測得NaOH溶液增重11g，則CO的轉(zhuǎn)化率為

 

．
②實(shí)驗(yàn)①中，當(dāng)CO氣體全部通入后，還要再通一會(huì)兒空氣，其目的是

 

．

Answer 1

考點(diǎn)：制備實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)

專題：實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)題

分析：（1）①根據(jù)資料卡片中的TiCl₄與SiCl₄熔點(diǎn)、沸點(diǎn)判斷TiCl₄與SiCl₄在常溫下的狀態(tài)；分離沸點(diǎn)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；
③Ⅳ為高溫分解固體物質(zhì)，通常在坩堝中進(jìn)行；
（2）①C_xH_y、CO等具有還原性，H₂O₂具有強(qiáng)氧化性；
②雙氧水具有強(qiáng)氧化性，能夠?qū)⒁谎趸�碳氧化成二氧化碳，�?jù)此寫出反應(yīng)的化學(xué)方程式；
（3）①NaOH溶液增重11g為吸收的CO₂質(zhì)量，根據(jù)碳元素守恒可知，轉(zhuǎn)化率的CO的物質(zhì)的量等于CO₂的物質(zhì)的量為：

11g

44g/mol

=0.25mol，依據(jù)轉(zhuǎn)化率概念計(jì)算得到；
②裝置中有殘留的二氧化碳?xì)怏w，通一會(huì)空氣的目的是趕凈裝置中 的二氧化碳被氫氧化鈉吸收，減少測定誤差；

解答： 解：（1）①根據(jù)資料卡片中的TiCl₄與SiCl₄熔點(diǎn)、沸點(diǎn)可知，TiCl₄與SiCl₄在常溫下的狀態(tài)是液態(tài)；分離沸點(diǎn)相差較大的互溶液體常采取蒸餾方法，
故答案為：液態(tài)；蒸餾；
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(yīng)方程式為：TiCl₄+（x+2）H₂O 

△   .

TiO₂?xH₂O↓+4HCl，
故答案為：TiCl₄+（x+2）H₂O 

△   .

TiO₂?xH₂O↓+4HCl；
③Ⅳ為燒杯與蒸發(fā)皿通常進(jìn)行液態(tài)加熱，高溫分解固體物質(zhì)常在坩堝中進(jìn)行，所以B正確，
故答案為：B；
（2）C_xH_y、CO等具有還原性，H₂O₂具有強(qiáng)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(biāo)準(zhǔn)狀況）CO氣體的物質(zhì)的量為：n（CO）=

22.4L

22.4L/mol

=1mol，
NaOH溶液增重11g為吸收的CO₂質(zhì)量，根據(jù)碳元素守恒可知，轉(zhuǎn)化率的CO的物質(zhì)的量等于CO₂的物質(zhì)的量為：n（CO）=n（CO₂）=

11g

44g/mol

=0.25mol，
所以CO的轉(zhuǎn)化率為：

0.25mol

1mol

×100%=25%，
故答案為：25%；
②裝置中有殘留的CO₂氣體，通一會(huì)空氣，將殘留在裝置中的CO₂氣體排出，以便被NaOH溶液吸收，從而減小誤差，
故答案為：將生成的CO₂氣體全部排出被NaOH溶液完全吸收，使實(shí)驗(yàn)結(jié)果更加精確；

點(diǎn)評：本題考查學(xué)生閱讀題目獲取信息能力、物質(zhì)分離提純等基本操作、對實(shí)驗(yàn)原理裝置的理解等，難度中等，要求學(xué)生要有扎實(shí)的實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)知識和靈活應(yīng)用信息、基礎(chǔ)知識解決問題的能力．