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。
④ 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。
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。
(４) 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”)。
（５）. 某研究性学习小组用图装置模拟“生态马路”清除CO的原理。(夹持装置已略去)若缓慢通入224L(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___ _________。

(6) 当CO气体全部通入后，还要通一会儿空气，其目的是　                    。

Answer 1

(14分) (1) 液态　蒸馏(各2分)  (2) TiCl₄＋(x＋2)H₂O TiO₂·xH₂O↓＋4HCl(2分)
(3) 坩埚(2分)   (4) 氧化性(2分)   (5) 37.5%(2分)
（6）将残留在装置中的CO₂气体排出，被NaOH溶液吸收，减小误差(2分)

解析试题分析：（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。
（3）烧杯与蒸发皿通常进行液态物质的加热，高温分解固体物质常在坩埚中进行。
（4）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。
（5）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，参加反应的CO的物质的量等于CO₂的物质的量为＝16.5g÷44g/mol＝0.375mol，所以CO的转化率为＝37.5%。
（6）由于装置中有残留的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
考点：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
点评：该题是高考中的常见题型，属于中等难度的试题。试题贴近高考，综合性强。在注重对学生基础知识巩固和训练的同时，侧重对学生灵活运用基础知识解决实际问题的能力的培养，有利于培养学生的逻辑推理能力和规范的实验设计能力。该题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。