Question

纳米材料二氧化钛（TiO₂）具有很高的化学活性，可做性能优良的催化剂．
（1）工业上二氧化钛的制备方法是：
Ⅰ．将干燥后的金红石（主要成分是TiO₂，主要杂质是SiO₂）与碳粉混合放入氯化炉中，在高温下通入Cl₂反应，制得混有SiCl₄杂质的TiCl₄．
Ⅱ．将SiCl₄分离，得到纯净的TiCl₄．
Ⅲ．向TiCl₄中加水，加热，水解得到沉淀TiO₂?xH₂O．
Ⅳ．将TiO₂?xH₂O高温分解得到TiO₂．

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

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

 

．
②Ⅲ中反应的化学方程式是

 

．
③如在实验室中完成步骤IV，应将TiO₂?xH₂O放在

 

（填字母序号图 1）中加热．

（2）据报道：“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．H₂O₂能清除路面空气中的C_xH_y、CO等，其主要是利用了H₂O₂的

 

（填“氧化性”或“还原性”）．
（3）图2是某研究小组用下列装置模拟“生态马路”的部分原理（夹持装置已略去）．
①缓慢通入22.4L（已折算成标准状况）CO气体和足量空气，最终测得NaOH溶液增重11g，则CO的转化率为

 

．
②实验①中，当CO气体全部通入后，还要再通一会儿空气，其目的是

 

．

Answer 1

考点：制备实验方案的设计

专题：实验设计题

分析：（1）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；
③Ⅳ为高温分解固体物质，通常在坩埚中进行；
（2）①C_xH_y、CO等具有还原性，H₂O₂具有强氧化性；
②双氧水具有强氧化性，能够将一氧化碳氧化成二氧化碳，据此写出反应的化学方程式；
（3）①NaOH溶液增重11g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：

11g

44g/mol

=0.25mol，依据转化率概念计算得到；
②装置中有残留的二氧化碳气体，通一会空气的目的是赶净装置中 的二氧化碳被氢氧化钠吸收，减少测定误差；

解答： 解：（1）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；
③Ⅳ为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，所以B正确，
故答案为：B；
（2）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；
（3）①22.4L（已折算成标准状况）CO气体的物质的量为：n（CO）=

22.4L

22.4L/mol

=1mol，
NaOH溶液增重11g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：n（CO）=n（CO₂）=

11g

44g/mol

=0.25mol，
所以CO的转化率为：

0.25mol

1mol

×100%=25%，
故答案为：25%；
②装置中有残留的CO₂气体，通一会空气，将残留在装置中的CO₂气体排出，以便被NaOH溶液吸收，从而减小误差，
故答案为：将生成的CO₂气体全部排出被NaOH溶液完全吸收，使实验结果更加精确；

点评：本题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．