Question

2．普通纸张的主要成分是纤维素．在早期的纸张生产中，常采用纸张表面涂敷明矾的工艺，以填补其表面的微孔，防止墨迹扩散．请回答下列问题：
（1）人们发现纸张会发生酸性腐蚀而变脆、破损，严重威胁纸质文物的保存．经分析检验，发现酸性腐蚀主要与造纸中涂敷明矾的工艺有关，其中的化学原理是明矾水解产生酸性环境，在酸性条件下纤维素水解，使高分子链断裂；为了防止纸张的酸性腐蚀，可在纸浆中加入碳酸钙等添加剂，该工艺原理的化学（离子）方程式为CaCO₃+2H⁺=Ca²⁺+CO₂↑+H₂O．
（2）为了保护这些纸质文物，有人建议采取下列措施：
①喷洒碱性溶液，如稀氢氧化钠溶液或氨水等．这样操作产生的主要问题是过量的碱同样可能会导致纤维素水解，造成书籍污损；
②喷洒Zn（C₂H₅）₂．Zn（C₂H₅）₂可以与水反应生成氧化锌和乙烷．用化学（离子）方程式表示该方法生成氧化锌及防止酸性腐蚀的原理Zn（C₂H₅）₂+H₂O=ZnO+2C₂H₆↑、ZnO+H⁺=Zn²⁺+H₂O．
（3）现代造纸工艺常用钛白粉（TiO₂）替代明矾．钛白粉的一种工业制法是以钛铁矿（主要成分为FeTiO₃）为原料按下列过程进行的，请完成下列化学方程式：
①2FeTiO₃+6C+7Cl₂ $\frac{\underline{\;900℃\;}}{\;}$2TiCl₄+2FeCl₃+6CO
②1TiCl₄+1O₂$\frac{\underline{\;1000-1400℃\;}}{\;}$1TiO₂+2Cl₂．

Answer 1

分析 （1）明矾电离产生的铝离子为弱碱阳离子，水解显酸性，而纤维素在酸性条件下能发生水解，导致纸张发生腐蚀；
为了防止纸张的酸性腐蚀，可在纸浆中加入碳酸钙等添加剂，碳酸钙能够与氢离子反应而消耗氢离子，据此解答；
（2）①纤维素在碱性条件下同样也能发生水解，因此喷洒碱性溶液同样也能造成书籍污损；
②由题目选项信息知Zn（C₂H₅）₂与水反应生成氧化锌和乙烷，氧化锌和H⁺反应生成锌离子和水，据此书写化学方程式；
（3）分析反应中各元素化合价变化，找出元素化合价升高的元素和化合价降低的元素，依据氧化还原反应中得失电子守恒规律结合原子个数守恒规律书写方程式．

解答 解：（1）明矾离产生的铝离子为弱碱阳离子，水解显酸性，纸张发生酸性腐蚀的原因是纤维素在酸性条件下能发生水解；碳酸钙能中和H⁺，可防止纸张的酸性腐蚀，反应的离子方程式为CaCO₃+2H⁺=Ca²⁺+CO₂↑+H₂O，所以为了防止纸张的酸性腐蚀，可在纸浆中加入碳酸钙等添加剂；
故答案为：明矾水解产生酸性环境，在酸性条件下纤维素水解，使高分子链断裂；CaCO₃+2H⁺=Ca²⁺+CO₂↑+H₂O； 
（2）①纤维素不但能在酸性环境下水解，在碱性条件下同样水解．过量的碱同样可能会导致纤维素水解，造成书籍污损，
故答案为：过量的碱同样可能会导致纤维素水解，造成书籍污损；
②由信息可知：Zn（C₂H₅）₂可以与水反应生成氧化锌和乙烷，化学方程式为：Zn（C₂H₅）₂+H₂O=ZnO+2C₂H₆↑，氧化锌可以与酸性溶液反应，从而消耗掉氢离子，起到防止腐蚀的作用，反应离子方程式：ZnO+H⁺=Zn²⁺+H₂O，
故答案为 Zn（C₂H₅）₂+H₂O=ZnO+2C₂H₆↑；ZnO+H⁺=Zn²⁺+H₂O；
（3）①令FeTiO₃的系数为1，根据Ti原子守恒可知，TiCl₄的系数为1，由Fe原子守恒可知FeCl₃的系数为1，由O原子守恒可知CO的系数为3，根据C原子守恒可知C的系数为3，根据Cl原子守恒可知氯气的系数为$\frac{7}{2}$，同时扩大2倍，配平后方程式为：2FeTiO₃+6C+7Cl₂+6C$\frac{\underline{\;900℃\;}}{\;}$2TiCl₄+2FeCl₃+6CO，
故答案为：2，6，7；2，2，6；
②反应中Cl：-1价→0价，O：0价→-2价，要使氧化剂、还原剂得失电子守恒，则TiCl₄的系数为1，O₂系数为1，依据原子个数守恒，TiO₂系数为1，Cl₂系数为2，方程式：TiCl₄+O₂$\frac{\underline{\;1000℃-1400℃\;}}{\;}$TiO₂+2Cl₂；
故答案为：1；1；1；2．

点评 本题考查了化学方程式书写，侧重考查氧化还原反应方程式配平，明确盐类水解规律、氧化还原反应基本概念、得失电子守恒规律是解题关键，题目难度中等．