Question

（13分）

[探究一]为测定钛铁矿（含FeTiO₃，钛酸亚铁）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：（注：可提取氧指的是可被H₂、C转化为H₂O、CO₂的氧原子）

（1）已知FeTiO₃被H₂还原后，生成Fe、TiO₂和水，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：

___________________________________________________________________

（2）已知FeTiO₃被C还原后生成Fe、TiO₂和CO₂，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装置加热钛铁矿和炭粉，并在U型管B之前增加盛有       __________的燃烧管，在B之后增加                              。

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                         。

[探究二]纳米TiO₂作为一种光催化剂越来越受到人们的关注，现正广泛开发运用。

（4）某科研小组在不同的载体（钛片、铝片、陶瓷）表面制备二氧化钛薄膜，来考察不同载体TiO₂薄膜光催化使甲基橙脱色，每次光照20min取一次样，实验结果如图所示，下列说法正确的是           。（双选）

（a）不同载体，无论何种温度一定是钛片最好

（b）约在520℃时，钛片载体的光催化活性最好

（c）无论何种载体，催化活性总是随温度的升高而升高

（d）不同负载TiO₂薄膜的光催化活性不同

 

Answer 1

【答案】

（1）FeTiO₃＋H₂Fe＋TiO₂＋H₂O（2分）    ⑦③⑤⑥④⑦（2分）（错一处不得分）

（2）（3分） （3）①CuO粉末（2分）， 在B之后增加盛碱石灰的干燥管或u形管（2分）

②反应前将装置中的空气赶出（1分），反应开始后可将CO₂及时赶出使之被碱石灰吸收（1分）

（4）bd （2分）

【解析】