Question

美國計(jì)劃2015年再次登陸月球，繼而在月球上建立基地，給人類登陸火星作準(zhǔn)備。為了早日實(shí)現(xiàn)夢想，1992年美國進(jìn)行了第一次利用實(shí)際的月球巖石--玄武巖（FeTiO₃，鈦酸亞鐵）來制造氧氣的試驗(yàn)。已知FeTiO₃被H₂還原后，生成Fe、TiO₂和水，被C還原后生成Fe、TiO₂和
CO₂；TiO₂經(jīng)過一系列處理后，可以制得納米TiO₂。請參與探究，并回答下列問題：
[探究一]為測定鈦鐵礦中可提取氧的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，某研究性學(xué)習(xí)小組設(shè)計(jì)了以下兩套實(shí)驗(yàn)裝置

（1）學(xué)生甲設(shè)想用圖－1裝置（A為電加熱裝置）從鈦鐵礦中提取氧。請寫出FeTiO₃在加熱時(shí)被H₂還原的化學(xué)方程式_________________________和最簡便的實(shí)驗(yàn)步驟________（選填下列數(shù)字編號）。
①通入N₂；②停止通N₂；③通入H₂；④停止通H₂；⑤加熱；⑥停止加熱；⑦稱取裝置B的質(zhì)量。
（2）學(xué)生乙設(shè)想用圖－2裝置（A為電加熱裝置）從鈦鐵礦中提取氧，并且認(rèn)為該方案的意義在于：反應(yīng)產(chǎn)生的CO₂可通過綠色植物的光合作用轉(zhuǎn)化為營養(yǎng)物質(zhì)，同時(shí)產(chǎn)生氧氣：
6CO₂+6H₂OC₆H₁₂O₆（葡萄糖）+6O₂。實(shí)驗(yàn)過程中，稱得反應(yīng)前裝置A中鈦鐵礦的質(zhì)量為ag，炭粉的質(zhì)量為bg，反應(yīng)后裝置B中產(chǎn)生CaCO₃的質(zhì)量為cg，則鈦鐵礦中可提取氧的質(zhì)量分?jǐn)?shù)的表達(dá)式為________________。
（3）經(jīng)專家評審后，認(rèn)定兩個(gè)方案都很有意義，但實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方面還存在不足之處，例如圖－2裝置在加熱時(shí)，生成的CO₂不可能全部被澄清石灰水吸收，同時(shí)鈦鐵礦和炭粉在加熱時(shí)還會產(chǎn)生CO，給實(shí)驗(yàn)帶來誤差。
①請對學(xué)生乙的設(shè)想提出改進(jìn)措施：改用圖－1裝置，并在U型管B之前增加盛有________ 的燃燒管，________________。
②改進(jìn)后，實(shí)驗(yàn)自始至終需持續(xù)向裝置A中通入N₂的目的是________________。
[探究二]納米TiO₂作為一種光催化劑越來越受到人們的關(guān)注，現(xiàn)正廣泛開發(fā)運(yùn)用。
（4）某科研小組在不同的載體（鈦片、鋁片、陶瓷）表面制備二氧化鈦薄膜，來考察不同載體TiO₂薄膜光催化使甲基橙脫色，每次光照20min取一次樣，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖所示，下列說法正確的是________。

（a）不同載體，無論何種溫度一定是鈦片最好
（b）約在520℃時(shí)，鈦片載體的光催化活性最好
（c）無論何種載體，催化活性總是隨溫度的升高而升高
（d）不同負(fù)載TiO₂薄膜的光催化活性不同

Answer 1

（1）FeTiO₃＋H₂Fe＋TiO₂＋H₂O；③⑤⑥④⑦    
（2） 
（3）①CuO粉末；在B之后增加盛堿石灰的干燥管；②反應(yīng)前將裝置中的空氣趕出，反應(yīng)開始后可將CO₂及時(shí)趕出使之被堿石灰吸收   
（4）bd