题目内容

11.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.工业上以金红石(主要成分是TiO2,主要杂质是SiO2)制取纳米级二氧化钛的流程如下:

资料卡片
物质熔点沸点
SiCl4-70℃57.6℃
TiCl4-25℃136.5℃
(1)写出氯化时生成TiCl4的化学方程式TiO2+2Cl2+2C$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$TiCl4+2CO.
(2)操作Ⅰ、操作Ⅱ名称分别是蒸馏、过滤.
(3)写出TiCl4水解的化学方程式TiCl4+(x+2)H2O$\frac{\underline{\;加热\;}}{\;}$TiO2•xH2O↓+4HCl.
(4)如在实验室中完成灼烧TiO2•xH2O放在b(填字母序号)中加热.

(5)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的氧化性(填“氧化性”或“还原性”).
(6)某研究小组用下列装置模拟“生态马路”的部分原理并测定CO的转化效率(夹持装置已略去).

①B装置中的药品名称为浓硫酸,若通入2.24L(已折算成标准状况)CO气体和足量空气,最终测得装置C和D增重1.1g,则CO的转化率为25%.②实验①中,当CO气体全部通入后,还要再通一会儿空气,其目的是保证反应过程中生成的CO2全部被碱石灰吸收,减小实验误差.

分析 本题是探究工业上以金红石(主要成分是TiO2,主要杂质是SiO2)制取纳米级二氧化钛的流程,涉及反应原理是先制备TiCl4,再利用TiCl4的水解制得TiO2,考查了实验的基本操作和混合物的分离提纯,并探究了CO转化率的计算;
(1)利用TiO2和碳粉、氯气在加热条件下生成TiCl4、CO,根据质量守恒即可写出此反应的化学方程式;
(2)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,从水溶液里分离出不溶性的固体,选择过滤操作分离;
(3)由信息可知TiCl4与水在加热条件下,水解得到沉淀TiO2•xH2O与HCl;
(4)Ⅳ为高温分解固体物质,通常在坩埚中进行;
(5)CxHy、CO等具有还原性,H2O2具有强氧化性;
(6)①B装置的作用应该是干燥气体,防止水汽被碱石灰吸收,碱石灰增重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$\frac{1.1g}{44g/mol}$=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 的二氧化碳被碱石灰吸收,减少测定误差.

解答 解:(1)在高温下,用氯气氧化TiO2的化学方程式为TiO2+2Cl2+2C$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$TiCl4+2CO,故答案为:TiO2+2Cl2+2C$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$TiCl4+2CO;
(2)TiCl4与SiCl4在常温下的液态混合物,相互混溶,可根据沸点差异选择蒸馏进行分离,操作Ⅱ可以通过过滤从水溶液里分离出不溶性的固体,故答案为:蒸馏;过滤;
(3)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$\frac{\underline{\;加热\;}}{\;}$TiO2•xH2O↓+4HCl,故答案为:TiCl4+(x+2)H2O$\frac{\underline{\;加热\;}}{\;}$TiO2•xH2O↓+4HCl;
(4)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,所以b正确,故答案为:b;
(5)CxHy、CO等具有还原性,H2O2具有强氧化性,H2O2能氧化CxHy、CO等,清除路面空气中的CxHy、CO等,故答案为:氧化性;
(6)①B装置中可盛装浓硫酸干燥气体,22.4L(已折算成标准状况)CO气体的物质的量为:n(CO)=$\frac{2.24L}{22.4L/mol}$=0.1mol,
碱石灰增重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)=$\frac{1.1g}{44g/mol}$=0.025mol,所以CO的转化率为$\frac{0.025mol}{0.1mol}$×100%=25%,故答案为:浓硫酸;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,以便被碱石灰吸收,从而减小误差,故答案为:保证反应过程中生成的CO2全部被碱石灰吸收,减小实验误差.

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.

练习册系列答案
相关题目

违法和不良信息举报电话:027-86699610 举报邮箱:58377363@163.com

精英家教网