Question

納米材料二氧化鈦（TiO₂）可做優(yōu)良的催化劑．

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

Ⅰ．工業(yè)上二氧化鈦的制備方法：
①將干燥后的金紅石（主要成分為T(mén)iO₂，主要雜質(zhì)SiO₂）與碳粉混合裝入氯化爐中，在高溫下通入Cl₂反應(yīng)，制得混有SiCl₄雜質(zhì)的TiCl₄．
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(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______．
（2）③中反應(yīng)的化學(xué)方程式是______．
（3）若④在實(shí)驗(yàn)室完成，應(yīng)將TiO₂?xH₂O放在______（填儀器名稱）中加熱（圖1）．
Ⅱ．據(jù)報(bào)道：能“吃廢氣”的“生態(tài)馬路”是在鋪設(shè)時(shí)加入一定量的TiO₂，TiO₂受太陽(yáng)光照射后，產(chǎn)生的電子被空氣或水中的氧獲得，生成H₂O₂，其過(guò)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(jià)鍵”或“非極性共價(jià)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(xué)習(xí)小組用下列裝置模擬“生態(tài)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(biāo)準(zhǔn)狀況）CO氣體，結(jié)果NaOH溶液增重16.5g，則CO的轉(zhuǎn)化率為_(kāi)_____．
（7）當(dāng)CO氣體全部通入后，還要通一會(huì)兒空氣，其目的是______．

Answer 1

解：（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T(mén)iCl₄+（x+2）H₂OTiO₂?xH₂O↓+4HCl．
故答案為：TiCl₄+（x+2）H₂OTiO₂?xH₂O↓+4HCl．
（3）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．
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(jià)鍵．
故答案為：極性共價(jià)鍵．
（5）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．
（6）22.4L（已折算成標(biāo)準(zhǔn)狀況）CO氣體的物質(zhì)的量為=1mol，NaOH溶液增重16.5g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=mol，所以CO的轉(zhuǎn)化率為×100%=37.5%．
故答案為：37.5%．
（7）裝置中有殘留的CO₂氣體，通一會(huì)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．
分析：（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．
（3）高溫分解固體物質(zhì)常在坩堝中進(jìn)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(qiáng)氧化性．
（6）NaOH溶液增重16.5g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=mol，在根據(jù)轉(zhuǎn)化率定義計(jì)算．
（7）裝置中有殘留的CO₂氣體，通一會(huì)兒空氣，裝置中的CO₂氣體，減少誤差．
點(diǎn)評(píng)：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(duì)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(shí)和靈活應(yīng)用信息、基礎(chǔ)知識(shí)解決問(wèn)題的能力．