美国计划2015年再次登陆月球，继而在月球上建立基地，给人类登陆火星作准备。为了早日实现梦想，1992年美国进行了第一次利用实际的月球岩石--玄武岩（FeTiO3，钛酸亚铁）来制造氧气

Question

美国计划2015年再次登陆月球，继而在月球上建立基地，给人类登陆火星作准备。为了早日实现梦想，1992年美国进行了第一次利用实际的月球岩石--玄武岩（FeTiO ₃ ，钛酸亚铁）来制造氧气的试验。已知FeTiO ₃ 被H ₂ 还原后，生成Fe、TiO ₂ 和水，被C还原后生成Fe、TiO ₂ 和
CO ₂ ；TiO ₂ 经过一系列处理后，可以制得纳米TiO ₂ 。请参与探究，并回答下列问题：
[探究一]为测定钛铁矿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

（1）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FeTiO ₃ 在加热时被H ₂ 还原的化学方程式_________________________和最简便的实验步骤________（选填下列数字编号）。
①通入N ₂ ；②停止通N ₂ ；③通入H ₂ ；④停止通H ₂ ；⑤加热；⑥停止加热；⑦称取装置B的质量。
（2）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CO ₂ 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：
6CO ₂ +6H ₂ O C ₆ H ₁₂ O ₆ （葡萄糖）+6O ₂ 。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CaCO ₃ 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CO ₂ 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，并在U型管B之前增加盛有________ 的燃烧管，________________。
②改进后，实验自始至终需持续向装置A中通入N ₂ 的目的是________________。
[探究二]纳米TiO ₂ 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TiO ₂ 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________。

（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TiO ₂ 薄膜的光催化活性不同

Answer 1

（1）FeTiO 3 ＋H 2 Fe＋TiO 2 ＋H 2 O；③⑤⑥④⑦     （2）  （3）①CuO粉末；在B之后增加盛碱石灰的干燥管；②反应前将装置中的空气赶出，反应开始后可将CO 2 及时赶出使之被碱...