Question

纳米材料二氧化钛（TiO₂）可做优良的催化剂．

资料卡片
物质	熔点/℃	沸点/℃
SiCl4	-70	57.6
TiCl4	-25	136.5

Ⅰ．工业上二氧化钛的制备方法：
①将干燥后的金红石（主要成分为TiO₂，主要杂质SiO₂）与碳粉混合装入氯化炉中，在高温下通入Cl₂反应，制得混有SiCl₄杂质的TiCl₄．
②将SiCl₄分离，得到纯净的TiCl₄．
③在TiCl₄中加水、加热，水解得到沉淀TiO₂?xH₂O．
④TiO₂?xH₂O高温分解得到TiO₂．
（1）根据资料卡片中信息判断，TiCl₄与SiCl₄在常温下的状态是

 

，分离二者所采取的操作名称是

 

．
（2）③中反应的化学方程式是

 

．
（3）若④在实验室完成，应将TiO₂?xH₂O放在

 

（填仪器名称）中加热（图1）．
Ⅱ．据报道：能“吃废气”的“生态马路”是在铺设时加入一定量的TiO₂，TiO₂受太阳光照射后，产生的电子被空气或水中的氧获得，生成H₂O₂，其过程大致如下：
a．O₂-→2O　　　b．O+H₂O-→2OH　　　c．OH+OH-→H₂O₂
（4）b中破坏的是

 

（填“极性共价键”或“非极性共价键”）．
（5）H₂O₂能清除路面空气中的C_xH_y、CO等，主要是利用了H₂O₂的

 

（填“氧化性”或“还原性”）．
Ⅲ．某研究性学习小组用下列装置模拟“生态马路”清除CO的原理（图2）．（夹持装置已略去）
（6）若缓慢通入22.4L（已折算成标准状况）CO气体，结果NaOH溶液增重16.5g，则CO的转化率为

 

．
（7）当CO气体全部通入后，还要通一会儿空气，其目的是

 

．

Answer 1

分析：（1）根据资料卡片中的TiCl₄与SiCl₄熔点、沸点判断TiCl₄与SiCl₄在常温下的状态；分离沸点相差较大的互溶液体常采取蒸馏方法．
（2）由信息可知TiCl₄与水在加热条件下，水解得到沉淀TiO₂?xH₂O与HCl．
（3）高温分解固体物质常在坩埚中进行．
（4）由O+H₂O→2OH，可知水中O-H键断裂．非金属元素之间一般形成极性键．
（5）C_xH_y、CO等具有还原性，H₂O₂具有强氧化性．
（6）NaOH溶液增重16.5g为吸收的CO₂质量，根据碳元素守恒可知，转化率的CO的物质的量等于CO₂的物质的量为

16.5g

44g/mol

=

16.5

44

mol，在根据转化率定义计算．
（7）装置中有残留的CO₂气体，通一会儿空气，装置中的CO₂气体，减少误差．

解答：解：（1）根据资料卡片中的TiCl₄与SiCl₄熔点、沸点可知，TiCl₄与SiCl₄在常温下的状态是液态；分离沸点相差较大的互溶液体常采取蒸馏方法．
故答案为：液态；蒸馏．
（2）由信息可知TiCl₄与水在加热条件下，水解得到沉淀TiO₂?xH₂O与HCl，反应方程式为TiCl₄+（x+2）H₂O

△  .

TiO₂?xH₂O↓+4HCl．
故答案为：TiCl₄+（x+2）H₂O

△  .

TiO₂?xH₂O↓+4HCl．
（3）烧杯与蒸发皿通常进行液态加热，高温分解固体物质常在坩埚中进行．
故答案为：坩埚．
（4）由O+H₂O→2OH，可知水中O-H键断裂，O-H键属于极性共价键．
故答案为：极性共价键．
（5）C_xH_y、CO等具有还原性，H₂O₂具有强氧化性，H₂O₂能氧化C_xH_y、CO等，清除路面空气中的C_xH_y、CO等．
故答案为：氧化性．
（6）22.4L（已折算成标准状况）CO气体的物质的量为

22.4L

22.4L/mol

=1mol，NaOH溶液增重16.5g为吸收的CO₂质量，根据碳元素守恒可知，转化率的CO的物质的量等于CO₂的物质的量为

16.5g

44g/mol

=

16.5

44

mol，所以CO的转化率为

16.5 44 mol

1mol

×100%=37.5%．
故答案为：37.5%．
（7）装置中有残留的CO₂气体，通一会儿空气，将残留在装置中的CO₂气体排出，被NaOH溶液吸收，减小误差．
故答案为：将残留在装置中的CO₂气体排出，被NaOH溶液吸收，减小误差．

点评：考查学生阅读题目获取信息能力、物质分离提纯等基本操作、对实验原理装置的理解等，难度中等，要求学生要有扎实的实验基础知识和灵活应用信息、基础知识解决问题的能力．