美國計劃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備。為了早日實現(xiàn)夢想,1992年美國進行了第一次利用實際的月球巖石--玄武巖(FeTiO3,鈦酸亞鐵)來制造氧氣的試驗。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量分數(shù),某研究性學習小組設計了以下兩套實驗裝置
(1)學生甲設想用圖-1裝置(A為電加熱裝置)從鈦鐵礦中提取氧。請寫出FeTiO
3在加熱時被H
2還原的化學方程式_________________________和最簡便的實驗步驟________(選填下列數(shù)字編號)。
①通入N
2;②停止通N
2;③通入H
2;④停止通H
2;⑤加熱;⑥停止加熱;⑦稱取裝置B的質量。
(2)學生乙設想用圖-2裝置(A為電加熱裝置)從鈦鐵礦中提取氧,并且認為該方案的意義在于:反應產(chǎn)生的CO
2可通過綠色植物的光合作用轉化為營養(yǎng)物質,同時產(chǎn)生氧氣:
6CO
2+6H
2O
C
6H
12O
6(葡萄糖)+6O
2。實驗過程中,稱得反應前裝置A中鈦鐵礦的質量為ag,炭粉的質量為bg,反應后裝置B中產(chǎn)生CaCO
3的質量為cg,則鈦鐵礦中可提取氧的質量分數(shù)的表達式為________________。
(3)經(jīng)專家評審后,認定兩個方案都很有意義,但實驗設計方面還存在不足之處,例如圖-2裝置在加熱時,生成的CO
2不可能全部被澄清石灰水吸收,同時鈦鐵礦和炭粉在加熱時還會產(chǎn)生CO,給實驗帶來誤差。
①請對學生乙的設想提出改進措施:改用圖-1裝置,并在U型管B之前增加盛有________ 的燃燒管,________________。
②改進后,實驗自始至終需持續(xù)向裝置A中通入N
2的目的是________________。
[探究二]納米TiO
2作為一種光催化劑越來越受到人們的關注,現(xiàn)正廣泛開發(fā)運用。
(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TiO
2薄膜光催化使甲基橙脫色,每次光照20min取一次樣,實驗結果如圖所示,下列說法正確的是________。