Question

7．纳米材料二氧化钛（TiO₂）可做优良的催化剂．
I．工业上氧化钛的制备方法：
①将干燥后的金红石（主要成分为TiO₂，主要杂质SiO₂）与碳粉混合装入清华路中，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．
④TiO₂•xH₂O高温分解得到TiO₂．
（1）根据资料卡片中信息判断，分离TiCl₄与SiCl₄的混合物所采取的操作名称是蒸馏．
（2）③中反应的化学方程式是TiCl₄+（x+2）H₂O $\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$TiO₂•xH₂O↓+4HCl．
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．其过程大致如下：
a．O₂→2O    b．O+H₂O→2OH    c．OH+OH→H₂O₂
（3）b中破坏的是极性共价键（填“极性共价键”或“非极性共价键”）
（4）H₂O₂能清除路面空气中的C_xH_y、CO等，主要是利用了H₂O₂的氧化性 （填“氧化性”或“还原性”）．
Ⅲ．某研究小组用下列装置模拟“生态马路”清除CO的原理．（夹持装置已略去）

（5）如缓慢通入22.4L（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37.5%．
（6）当CO气体全部通入后，还要通一会儿空气，其目的是将残留在装置中的CO₂气体排出，被NaOH溶液吸收，减小误差．

Answer 1

分析 （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；
（3）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；
（4）C_xH_y、CO等具有还原性，H₂O₂具有强氧化性；
（5）NaOH溶液增重16.5g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$\frac{16.5g}{44g/mol}$=0.375mol，依据转化率概念计算得到；
（6）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．

解答 解：（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：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 $\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$TiO₂•xH₂O↓+4HCl，
故答案为：TiCl₄+（x+2）H₂O $\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$TiO₂•xH₂O↓+4HCl；
（3）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；
（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，故答案为：氧化性；
（5）22.4L（已折算成标准状况）CO气体的物质的量为 $\frac{22.4L}{22.4L/mol}$=1mol，NaOH溶液增重16.5g为吸收的CO₂质量，根据碳元素守恒可知，转化率的CO的物质的量等于CO₂的物质的量为$\frac{16.5g}{44g/mol}$=0.375mol，所以CO的转化率为$\frac{0.375mol}{1mol}$×100%=37.5%，故答案为：37.5%；
（6）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．

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．