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SiCI₄分离，得到纯净的TiCl₄。
Ⅲ.在TiCl₄中加水、加热，水解得到沉淀TiO₂·xH₂O。
Ⅳ.TiO₂·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      ，分离二者所采用的操作名称是      。
②Ⅲ中反应的化学方程式是             。
③如Ⅳ在实验室中完成，应将TiO₂·xH₂O放在      （填字母）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CxHy、CO等，其主要是利用了H₂O₂的              （填“氧化性”或“还原性”）。
（3）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如缓慢通入22.4 L（已折算成标准状况）CO气体，结果NaOH溶液增重11 g，则CO的转化率为        。
②当CO气体全部通入后，还要按图示通一段时间空气，其目的是        。

Answer 1

（1）①液态（1分）；蒸馏（1分）
②TiCl₄+（x+2）H₂OTiO₂·xH₂O↓+4HCl（2分）③b（1分）
（2）氧化性（1分）
（3）①25％（2分）
②将残留在装置中的CO₂气体排出，使其被NaOH溶液吸收，以减小误差（2分）

试题分析：（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，
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）H₂OTiO₂·xH₂O↓+4HCl，Ⅳ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，
（2）①由2O+H₂O→2OH，可知水中O-H键断裂，O-H键属于极性共价键，
②C_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 =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=0.25mol；
所以CO的转化率为×100%=25%，故答案为：25%；
②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，