题目内容
美国计划2015年再次登陆月球，继而在月球上建立基地，给人类登陆火星作准备．为了早日实现梦想，1992年美国进行了第一次利用实际的月球岩石--玄武岩（FeTiO3，钛酸亚铁）来制造氧气的试验．已知FeTiO3被H2还原后，生成Fe、TiO2和水，被C还原后生成Fe、TiO2和CO2；TiO2经过一系列处理后，可以制得纳米TiO2．请参与探究，并回答下列问题：
为测定钛铁矿中可提取氧的质量分数，某研究性学习小组设计了以下两套实验装置：
（1）学生甲设想用图1装置（A为电加热装置）从钛铁矿中提取氧．请写出FeTiO3在加热时被H2还原的化学方程式 和最简便的实验步骤 （选填下列数字编号）．
①通入N2；②停止通N2；③通入H2；④停止通H2；⑤加热；⑥停止加热；⑦称取装置B的质量．
（2）学生乙设想用图2装置（A为电加热装置）从钛铁矿中提取氧，并且认为该方案的意义在于：反应产生的CO2可通过绿色植物的光合作用转化为营养物质，同时产生氧气：6CO2+6H2O
C6H12O6（葡萄糖）+6O2．实验过程中，称得反应前装置A中钛铁矿的质量为ag，炭粉的质量为bg，反应后装置B中产生CaCO3的质量为cg，则钛铁矿中可提取氧的质量分数的表达式为 ．
（3）经专家评审后，认定两个方案都很有意义，但实验设计方面还存在不足之处，例如图2装置在加热时，生成的CO2不可能全部被澄清石灰水吸收，同时钛铁矿和炭粉在加热时还会产生CO，给实验带来误差．
①请对学生乙的设想提出改进措施：改用图1装置，并在U型管B之前增加盛有 的燃烧管， ．
②改进后，实验自始至终需持续向装置A中通入N2的目的是 ．
为测定钛铁矿中可提取氧的质量分数，某研究性学习小组设计了以下两套实验装置：
（1）学生甲设想用图1装置（A为电加热装置）从钛铁矿中提取氧．请写出FeTiO3在加热时被H2还原的化学方程式
①通入N2；②停止通N2；③通入H2；④停止通H2；⑤加热；⑥停止加热；⑦称取装置B的质量．
（2）学生乙设想用图2装置（A为电加热装置）从钛铁矿中提取氧，并且认为该方案的意义在于：反应产生的CO2可通过绿色植物的光合作用转化为营养物质，同时产生氧气：6CO2+6H2O
| 光合作用 |
（3）经专家评审后，认定两个方案都很有意义，但实验设计方面还存在不足之处，例如图2装置在加热时，生成的CO2不可能全部被澄清石灰水吸收，同时钛铁矿和炭粉在加热时还会产生CO，给实验带来误差．
①请对学生乙的设想提出改进措施：改用图1装置，并在U型管B之前增加盛有
②改进后，实验自始至终需持续向装置A中通入N2的目的是
考点：探究物质的组成或测量物质的含量
专题：
分析：（1）已知FeTiO3被H2还原后，生成Fe、TiO2和水，反应的化学方程式为：FeTiO3+H2
Fe+TiO2+H2O；用氢气还原钛铁矿，为防止生成的水发生倒吸，应该先通氢气，停止加热后再停止通氢气；
（2）根据关系式：CaCO3～CO2～O2，计算钛铁矿中可提取氧的质量分数
；
（3）①对学生乙的设想提出改进措施：改用图1装置，为了CO充分反应生成CO2，在U型管B之前增加盛有CuO粉末的燃烧管；为了防止空气中的CO2进入U型管B，在B之后增加盛碱石灰的干燥管；②实验自始至终需持续向装置A中通入N2，反应前可以将装置中的空气赶出，反应开始后可将CO2及时赶出使之被碱石灰吸收．
| ||
（2）根据关系式：CaCO3～CO2～O2，计算钛铁矿中可提取氧的质量分数
| 32c |
| 100a |
（3）①对学生乙的设想提出改进措施：改用图1装置，为了CO充分反应生成CO2，在U型管B之前增加盛有CuO粉末的燃烧管；为了防止空气中的CO2进入U型管B，在B之后增加盛碱石灰的干燥管；②实验自始至终需持续向装置A中通入N2，反应前可以将装置中的空气赶出，反应开始后可将CO2及时赶出使之被碱石灰吸收．
解答：
解：（1）已知FeTiO3被H2还原后，生成Fe、TiO2和水，反应的化学方程式为：FeTiO3+H2
Fe+TiO2+H2O；用氢气还原钛铁矿，为防止生成的水发生倒吸，应该先通氢气，停止加热后再停止通氢气，故最简便的实验步骤③⑤⑥④⑦；
故答案为：FeTiO3+H2
Fe+TiO2+H2O； ③⑤⑥④⑦；
（2）根据关系式：CaCO3～CO2～O2，钛铁矿中可提取氧的物质的量为
mol，则钛铁矿中可提取氧的质量分数的表达式为
；
故答案为：
；
（3）①对学生乙的设想提出改进措施：改用图1装置，为了CO充分反应生成CO2，在U型管B之前增加盛有CuO粉末的燃烧管；为了防止空气中的CO2进入U型管B，在B之后增加盛碱石灰的干燥管；
故答案为：CuO粉末；在B之后增加盛碱石灰的干燥管；
②改进后，实验自始至终需持续向装置A中通入N2，反应前可以将装置中的空气赶出，反应开始后可将CO2及时赶出使之被碱石灰吸收；
故答案为：反应前将装置中的空气赶出，反应开始后可将CO2及时赶出使之被碱石灰吸收．
| ||
故答案为：FeTiO3+H2
| ||
（2）根据关系式：CaCO3～CO2～O2，钛铁矿中可提取氧的物质的量为
| c |
| 100 |
| 32c |
| 100a |
故答案为：
| 32c |
| 100a |
（3）①对学生乙的设想提出改进措施：改用图1装置，为了CO充分反应生成CO2，在U型管B之前增加盛有CuO粉末的燃烧管；为了防止空气中的CO2进入U型管B，在B之后增加盛碱石灰的干燥管；
故答案为：CuO粉末；在B之后增加盛碱石灰的干燥管；
②改进后，实验自始至终需持续向装置A中通入N2，反应前可以将装置中的空气赶出，反应开始后可将CO2及时赶出使之被碱石灰吸收；
故答案为：反应前将装置中的空气赶出，反应开始后可将CO2及时赶出使之被碱石灰吸收．
点评：本题考查钛铁矿中可提取氧的质量分数，设计实验方案的设计与改进，难度中等，明确实验原理是解题的关键．
练习册系列答案
寒假学与练系列答案
相关题目
在一定温度下，Na2CO3溶液中存在水解平衡：CO32-+H2O?HCO3-+OH-．下列说法中，正确的是（ ）
| A、溶液中的各离子浓度一定存在下列关系：c（Na+）＜2 c（CO32-）+c（HCO3-） |
| B、通入CO2，平衡向正反应方向移动 |
| C、稀释溶液，Na2CO3水解程度增大，水解平衡常数增大 |
| D、加入NaOH固体，平衡向逆反应方向移动，溶液pH减小 |
下列离子可以在同一溶液中大量共存的是（ ）
| A、Fe3+、H+、SO42-、NO3- |
| B、H+、Ba2+、NO3-、SO42- |
| C、Al3+、H+、CO32-、AlO2- |
| D、Fe3+、Mg2+、SCN-、SO42- |