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。
④ 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。
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。
(４) 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”)。
（５）. 某研究性學習小組用圖裝置模擬“生態馬路”清除CO的原理。(夾持裝置已略去)若緩慢通入224L(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___ _________。

(6) 當CO氣體全部通入后，還要通一會兒空氣，其目的是　                    。

Answer 1

(14分) (1) 液態　蒸餾(各2分)  (2) TiCl₄＋(x＋2)H₂O TiO₂·xH₂O↓＋4HCl(2分)
(3) 坩堝(2分)   (4) 氧化性(2分)   (5) 37.5%(2分)
（6）將殘留在裝置中的CO₂氣體排出，被NaOH溶液吸收，減小誤差(2分)

解析試題分析：（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。
（3）燒杯與蒸發皿通常進行液態物質的加熱，高溫分解固體物質常在坩堝中進行。
（4）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。
（5）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，參加反應的CO的物質的量等于CO₂的物質的量為＝16.5g÷44g/mol＝0.375mol，所以CO的轉化率為＝37.5%。
（6）由于裝置中有殘留的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
點評：該題是高考中的常見題型，屬于中等難度的試題。試題貼近高考，綜合性強。在注重對學生基礎知識鞏固和訓練的同時，側重對學生靈活運用基礎知識解決實際問題的能力的培養，有利于培養學生的邏輯推理能力和規范的實驗設計能力。該題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。