Question

钠米材料二氧化钛（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是：
I．将干燥后的金红石（主要成分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．
II．将SiCl₄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．

①TiCl₄与SiCl₄在常温下的状态是______．II中所采取的操作名称是______．
②III中反应的化学方程式是______．
IV在实验室完成，应将TiO₂?xH₂O放在______（填仪器编号）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H₂O，其过程大致如下：
a．O₂→2O　　 b．2O+H₂O→2OH（羟基）　 c．OH+OH→H₂O₂
①b中破坏的是______（填“极性共价键”或“非极性共价键”）．
②H₂O₂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）某研究小组用下列装置模拟“生态马路”部分原理．（夹持装置已略去）
①如缓通入22.4L（已折算成标准状况）CO气体，结果NaOH溶液增重11g，则CO的转化率为______．
②当CO气体全部通入后，还要通一会儿空气，其目的是______．

Answer 1

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，
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，
故答案为：TiCl₄+（x+2）H₂O TiO₂?xH₂O↓+4HCl；b；
（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，故答案为：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，
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．
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．
Ⅳ、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．非金属元素之间一般形成极性键．
②C_xH_y、CO等具有还原性，H₂O₂具有强氧化性．
（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==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．
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．