Question

18．普通纸张的主要成分是纤维素，在早期的纸张生产中，常采用纸表面涂覆明矾的工艺，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覆明矾的工艺有关，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以导致纤维素的水解，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治酸性腐蚀的原理Zn（C₂H₅）₂+H₂O=ZnO+2C₂H₆↑，ZnO+2H⁺=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FeTiO₃）为原料按下列过程进行的，请完成下列化学方程式：
①□FeTiO₃+□C+□Cl₂$\frac{\underline{\;900℃\;}}{\;}$□TiCl₄+□FeCl₃+□CO
②□TiCl₄+□O₂$\frac{\underline{\;1000-1400℃\;}}{\;}$□TiO₂+□Cl₂．

Answer 1

分析 （1）酸性腐蚀主要与造纸中涂覆明矾的工艺有关，明矾水解产生氢离子；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，碳酸钙与氢离子反应；
（2）①碱性溶液中，纤维素也水解；
②Zn（C₂H₅）₂可以与水反应生成氧化锌和乙烷，且ZnO与氢离子反应；
（3）①C元素的化合价由0升高为+2价，Cl元素的化合价由0降低为-1价；
②Cl元素的化合价升高，O元素的化合价降低，结合电子、原子守恒配平．

解答 解：（1）发现酸性腐蚀主要与造纸中涂覆明矾的工艺有关，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；防止纸张的酸性腐蚀，可在纸浆中加入碳酸钙等添加剂，该工艺原理的离子方程式为CaCO₃+2H⁺=Ca²⁺+CO₂↑+H₂O，
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以导致纤维素的水解，造成书籍污损，
故答案为：过量的碱同样可以导致纤维素的水解，造成书籍污损；
②该方法生成氧化锌及防治酸性腐蚀的原理Zn（C₂H₅）₂+H₂O=ZnO+2C₂H₆↑，ZnO+2H⁺=Zn²⁺+H₂O，
故答案为：Zn（C₂H₅）₂+H₂O=ZnO+2C₂H₆↑，ZnO+2H⁺=Zn²⁺+H₂O；
（3）①C元素的化合价由0升高为+2价，Cl元素的化合价由0降低为-1价，由电子、原子守恒可知，反应为2FeTiO₃+6C+7Cl₂$\frac{\underline{\;900℃\;}}{\;}$2TiCl₄+2FeCl₃+6CO，
故答案为：2FeTiO₃+6C+7Cl₂$\frac{\underline{\;900℃\;}}{\;}$2TiCl₄+2FeCl₃+6CO；
②Cl元素的化合价升高，O元素的化合价降低，结合电子、原子守恒可知反应为TiCl₄+O₂$\frac{\underline{\;1000-1400℃\;}}{\;}$TiO₂+2Cl₂，
故答案为：TiCl₄+O₂$\frac{\underline{\;1000-1400℃\;}}{\;}$TiO₂+2Cl₂．

点评 本题考查氧化还原反应，为高频考点，把握习题中的信息、盐类水解、氧化还原反应中元素的化合价变化为解答的关键，侧重分析与应用能力的考查，注意氧化还原反应的配平方法及应用，题目难度不大．