Question

（13分）
[探究一]為測定鈦鐵礦（含FeTiO₃，鈦酸亞鐵）中可提取氧的質量分數，某研究性學習小組設計了以下兩套實驗裝置：（注：可提取氧指的是可被H₂、C轉化為H₂O、CO₂的氧原子）

（1）已知FeTiO₃被H₂還原后，生成Fe、TiO₂和水，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FeTiO₃在加熱時被H₂還原的化學方程式：
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（2）已知FeTiO₃被C還原后生成Fe、TiO₂和CO₂，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：反應產生的CO₂可通過綠色植物的光合作用轉化為營養物質，同時產生氧氣：
6CO₂+6H₂O C₆H₁₂O₆（葡萄糖）+6O₂。
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中產生CaCO₃的質量為cg，則鈦鐵礦中可提取氧的質量分數的表達式為             。
（3）經專家評審后，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CO₂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裝置加熱鈦鐵礦和炭粉，并在U型管B之前增加盛有       __________的燃燒管，在B之后增加                             。
②改進后，實驗自始至終需持續向裝置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注，現正廣泛開發運用。
（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TiO₂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          。（雙選）

（a）不同載體，無論何種溫度一定是鈦片最好
（b）約在520℃時，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）不同負載TiO₂薄膜的光催化活性不同

Answer 1

（1）FeTiO₃＋H₂Fe＋TiO₂＋H₂O（2分）   ⑦③⑤⑥④⑦（2分）（錯一處不得分）
（2）（3分）（3）①CuO粉末（2分），在B之后增加盛堿石灰的干燥管或u形管（2分）
②反應前將裝置中的空氣趕出（1分），反應開始后可將CO₂及時趕出使之被堿石灰吸收（1分）
（4）bd（2分）

解析