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——富含钛铁矿(FeTiO3，钛酸亚铁)的玄

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——富含钛铁矿(FeTiO ₃ ，钛酸亚铁)的玄武岩来获得氧气的试验。研究发现：理论上， 1 kg FeTiO ₃ 被H ₂ 还原后，最多可产出 105 g O ₂ 。

上述研究引起了甲、乙两位学生的极大兴趣，查阅文献后，得知钛铁矿还能被C还原：

2FeTiO ₃ +C 2Fe+2TiO ₂ +CO ₂ 。

他们分别设计了两套实验装置模拟测定钛铁矿中可提取氧的质量分数的实验。

        

                          图1                                                         图2

(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(6O ₂ +6H ₂ O  C ₆ H ₁₂ O ₆ +6O ₂ )。实验过程中，称得反应前装置A中钛铁矿的质量为a g，炭粉的质量为b g，反应后装置B中产生CaCO ₃ 的质量为c g，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，还会产生CO，给实验带来误差。请提出对图2所示装置应采取的改进措施：__________。改进后，实验自始至终需持续向2装置A中通入N ₂ 的目的是_____________。

(4)科学家们选用H ₂ 而不用CO作还原剂的原因是：______________________________。

Answer 1

(1)⑦③⑤⑥④⑦(2)×100%(3)改用图1装置，并在B之后增加盛有CuO粉的燃烧管(称取质量差)及干燥管首先将装置中的空气赶出，反应开始后可将CO2及时赶出使之被碱石灰吸收(4)H2的氧化产物水经过电解产生氧气和氢气，使H2能够被循环利用
解析：
(1)首先通H2将装置内的空气排出而后用H2与O2反应生成水，生成的水被碱石灰吸收测两次质量差就是H2O的质量，从而测出O2的质量。故顺序为⑦③⑤⑥④⑦。(2)含氧的质量为×32 g·mol-1= g故钛铁矿中可提取氧的质量分数为100%。(4)科学家选用H2而不用CO是因为H2的氧化产物水经过电解后产生O2和H2，使得H2能够被循环利用。