Question

納米材料二氧化鈦(TiO₂)可做優(yōu)良的催化劑。

資料卡片
物質(zhì)	熔點(diǎn)/℃	沸點(diǎn)/℃
SiCl4	－70	57.6
TiCl4	－25	136.5

 

Ⅰ. 工業(yè)上二氧化鈦的制備方法：

① 將干燥后的金紅石(主要成分為TiO₂，主要雜質(zhì)SiO₂)與碳粉混合裝入氯化爐中，在高溫下通入Cl₂反應(yīng)，制得混有SiCl₄雜質(zhì)的TiCl₄。

② 將SiCl₄分離，得到純凈的TiCl₄。

③ 在TiCl₄中加水、加熱，水解得到沉淀TiO₂·xH₂O。

④ TiO₂·xH₂O高溫分解得到TiO₂。

(1) 根據(jù)資料卡片中信息判斷，TiCl₄與SiCl₄在常溫下的狀態(tài)是_____，分離二者所采取的操作名稱是__。

(2) ③中反應(yīng)的化學(xué)方程式是____________________________________________。

(3) 若④在實(shí)驗(yàn)室完成，應(yīng)將TiO₂·xH₂O放在________________(填儀器名稱)中加熱。

Ⅱ. 據(jù)報(bào)道：能“吃廢氣”的“生態(tài)馬路”是在鋪設(shè)時(shí)加入一定量的TiO₂，TiO₂受太陽(yáng)光照射后，產(chǎn)生的電子被空氣或水中的氧獲得，生成H₂O₂。

(４) H₂O₂能清除路面空氣中的C_xH_y、CO等，主要是利用了H₂O₂的____________(填“氧化性”或“還原性”)。

（５）. 某研究性學(xué)習(xí)小組用圖裝置模擬“生態(tài)馬路”清除CO的原理。(夾持裝置已略去)若緩慢通入224L(已折算成標(biāo)準(zhǔn)狀況)CO氣體，結(jié)果NaOH溶液增重16.5g，則CO的轉(zhuǎn)化率為___ _________。

(6) 當(dāng)CO氣體全部通入后，還要通一會(huì)兒空氣，其目的是　                    。

 

Answer 1

【答案】

(14分) (1) 液態(tài)　蒸餾(各2分)  (2) TiCl₄＋(x＋2)H₂O TiO₂·xH₂O↓＋4HCl(2分)

(3) 坩堝(2分)   (4) 氧化性(2分)   (5) 37.5%(2分)

（6）將殘留在裝置中的CO₂氣體排出，被NaOH溶液吸收，減小誤差(2分)

【解析】

試題分析：（1）根據(jù)資料卡片中的TiCl₄與SiCl₄熔點(diǎn)、沸點(diǎn)可知，TiCl₄與SiCl₄在常溫下的狀態(tài)是液態(tài)；分離沸點(diǎn)相差較大的互溶液體常采取蒸餾方法。

（2）由信息可知TiCl₄與水在加熱條件下，水解得到沉淀TiO₂?xH₂O與HCl，反應(yīng)方程式為TiCl₄+（x+2）H₂OTiO₂?xH₂O↓+4HCl。

（3）燒杯與蒸發(fā)皿通常進(jìn)行液態(tài)物質(zhì)的加熱，高溫分解固體物質(zhì)常在坩堝中進(jìn)行。

（4）C_xH_y、CO等具有還原性，H₂O₂具有強(qiáng)氧化性，H₂O₂能氧化C_xH_y、CO等，清除路面空氣中的C_xH_y、CO等。

（5）22.4L（已折算成標(biāo)準(zhǔn)狀況）CO氣體的物質(zhì)的量為22.4L÷22.4L/mol＝1mol，NaOH溶液增重16.5g為吸收的CO₂質(zhì)量，根據(jù)碳元素守恒可知，參加反應(yīng)的CO的物質(zhì)的量等于CO₂的物質(zhì)的量為＝16.5g÷44g/mol＝0.375mol，所以CO的轉(zhuǎn)化率為＝37.5%。

（6）由于裝置中有殘留的CO₂氣體，通一會(huì)兒空氣，將殘留在裝置中的CO₂氣體排出，被NaOH溶液吸收，減小誤差

考點(diǎn)：考查學(xué)生閱讀題目獲取信息能力、物質(zhì)分離提純等基本操作、對(duì)實(shí)驗(yàn)原理裝置的理解等

點(diǎn)評(píng)：該題是高考中的常見(jiàn)題型，屬于中等難度的試題。試題貼近高考，綜合性強(qiáng)。在注重對(duì)學(xué)生基礎(chǔ)知識(shí)鞏固和訓(xùn)練的同時(shí)，側(cè)重對(duì)學(xué)生靈活運(yùn)用基礎(chǔ)知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題的能力的培養(yǎng)，有利于培養(yǎng)學(xué)生的邏輯推理能力和規(guī)范的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力。該題要求學(xué)生要有扎實(shí)的實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)知識(shí)和靈活應(yīng)用信息、基礎(chǔ)知識(shí)解決問(wèn)題的能力。