美國(guó)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(mèng)想,1992年美國(guó)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(lái)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(guò)一系列處理后,可以制得納米TiO2。請(qǐng)參與探究,并回答下列問(wèn)題:
[探究一]為測(cè)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(qǐng)寫(xiě)出FeTiO
3在加熱時(shí)被H
2還原的化學(xué)方程式_________________________和最簡(jiǎn)便的實(shí)驗(yàn)步驟________(選填下列數(shù)字編號(hào))。
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(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CO
2可通過(guò)綠色植物的光合作用轉(zhuǎn)化為營(yíng)養(yǎng)物質(zhì),同時(shí)產(chǎn)生氧氣:
6CO
2+6H
2O
C
6H
12O
6(葡萄糖)+6O
2。實(shí)驗(yàn)過(guò)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CaCO
3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_(kāi)_______________。
(3)經(jīng)專家評(píng)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CO
2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(huì)產(chǎn)生CO,給實(shí)驗(yàn)帶來(lái)誤差。
①請(qǐng)對(duì)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N
2的目的是________________。
[探究二]納米TiO
2作為一種光催化劑越來(lái)越受到人們的關(guān)注,現(xiàn)正廣泛開(kāi)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(lái)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(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖所示,下列說(shuō)法正確的是________。