Question

納米材料二氧化鈦（TiO₂）可做優良的催化劑．

資料卡片
物質	熔點/℃	沸點/℃
SiCl4	-70	57.6
TiCl4	-25	136.5

Ⅰ．工業上二氧化鈦的制備方法：
①將干燥后的金紅石（主要成分為TiO₂，主要雜質SiO₂）與碳粉混合裝入氯化爐中，在高溫下通入Cl₂反應，制得混有SiCl₄雜質的TiCl₄．
②將SiCl₄分離，得到純凈的TiCl₄．
③在TiCl₄中加水、加熱，水解得到沉淀TiO₂?xH₂O．
④TiO₂?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

 

，分離二者所采取的操作名稱是

 

．
（2）③中反應的化學方程式是

 

．
（3）若④在實驗室完成，應將TiO₂?xH₂O放在

 

（填儀器名稱）中加熱（圖1）．
Ⅱ．據報道：能“吃廢氣”的“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，其過程大致如下：
a．O₂-→2O　　　b．O+H₂O-→2OH　　　c．OH+OH-→H₂O₂
（4）b中破壞的是

 

（填“極性共價鍵”或“非極性共價鍵”）．
（5）H₂O₂能清除路面空氣中的C_xH_y、CO等，主要是利用了H₂O₂的

 

（填“氧化性”或“還原性”）．
Ⅲ．某研究性學習小組用下列裝置模擬“生態馬路”清除CO的原理（圖2）．（夾持裝置已略去）
（6）若緩慢通入22.4L（已折算成標準狀況）CO氣體，結果NaOH溶液增重16.5g，則CO的轉化率為

 

．
（7）當CO氣體全部通入后，還要通一會兒空氣，其目的是

 

．

Answer 1

分析：（1）根據資料卡片中的TiCl₄與SiCl₄熔點、沸點判斷TiCl₄與SiCl₄在常溫下的狀態；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．
（3）高溫分解固體物質常在坩堝中進行．
（4）由O+H₂O→2OH，可知水中O-H鍵斷裂．非金屬元素之間一般形成極性鍵．
（5）C_xH_y、CO等具有還原性，H₂O₂具有強氧化性．
（6）NaOH溶液增重16.5g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

16.5g

44g/mol

=

16.5

44

mol，在根據轉化率定義計算．
（7）裝置中有殘留的CO₂氣體，通一會兒空氣，裝置中的CO₂氣體，減少誤差．

解答：解：（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．
故答案為：液態；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，反應方程式為TiCl₄+（x+2）H₂O

△  .

TiO₂?xH₂O↓+4HCl．
故答案為：TiCl₄+（x+2）H₂O

△  .

TiO₂?xH₂O↓+4HCl．
（3）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．
故答案為：坩堝．
（4）由O+H₂O→2OH，可知水中O-H鍵斷裂，O-H鍵屬于極性共價鍵．
故答案為：極性共價鍵．
（5）C_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．
（6）22.4L（已折算成標準狀況）CO氣體的物質的量為

22.4L

22.4L/mol

=1mol，NaOH溶液增重16.5g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

16.5g

44g/mol

=

16.5

44

mol，所以CO的轉化率為

16.5 44 mol

1mol

×100%=37.5%．
故答案為：37.5%．
（7）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．
故答案為：將殘留在裝置中的CO₂氣體排出，被NaOH溶液吸收，減小誤差．

點評：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，難度中等，要求學生要有扎實的實驗基礎知識和靈活應用信息、基礎知識解決問題的能力．