Question

2．普通紙張的主要成分是纖維素．在早期的紙張生產中，常采用紙張表面涂敷明礬的工藝，以填補其表面的微孔，防止墨跡擴散．請回答下列問題：
（1）人們發(fā)現(xiàn)紙張會發(fā)生酸性腐蝕而變脆、破損，嚴重威脅紙質文物的保存．經分析檢驗，發(fā)現(xiàn)酸性腐蝕主要與造紙中涂敷明礬的工藝有關，其中的化學原理是明礬水解產生酸性環(huán)境，在酸性條件下纖維素水解，使高分子鏈斷裂；為了防止紙張的酸性腐蝕，可在紙漿中加入碳酸鈣等添加劑，該工藝原理的化學（離子）方程式為CaCO₃+2H⁺=Ca²⁺+CO₂↑+H₂O．
（2）為了保護這些紙質文物，有人建議采取下列措施：
①噴灑堿性溶液，如稀氫氧化鈉溶液或氨水等．這樣操作產生的主要問題是過量的堿同樣可能會導致纖維素水解，造成書籍污損；
②噴灑Zn（C₂H₅）₂．Zn（C₂H₅）₂可以與水反應生成氧化鋅和乙烷．用化學（離子）方程式表示該方法生成氧化鋅及防止酸性腐蝕的原理Zn（C₂H₅）₂+H₂O=ZnO+2C₂H₆↑、ZnO+H⁺=Zn²⁺+H₂O．
（3）現(xiàn)代造紙工藝常用鈦白粉（TiO₂）替代明礬．鈦白粉的一種工業(yè)制法是以鈦鐵礦（主要成分為FeTiO₃）為原料按下列過程進行的，請完成下列化學方程式：
①2FeTiO₃+6C+7Cl₂ $\frac{\underline{\;900℃\;}}{\;}$2TiCl₄+2FeCl₃+6CO
②1TiCl₄+1O₂$\frac{\underline{\;1000-1400℃\;}}{\;}$1TiO₂+2Cl₂．

Answer 1

分析 （1）明礬電離產生的鋁離子為弱堿陽離子，水解顯酸性，而纖維素在酸性條件下能發(fā)生水解，導致紙張發(fā)生腐蝕；
為了防止紙張的酸性腐蝕，可在紙漿中加入碳酸鈣等添加劑，碳酸鈣能夠與氫離子反應而消耗氫離子，據此解答；
（2）①纖維素在堿性條件下同樣也能發(fā)生水解，因此噴灑堿性溶液同樣也能造成書籍污損；
②由題目選項信息知Zn（C₂H₅）₂與水反應生成氧化鋅和乙烷，氧化鋅和H⁺反應生成鋅離子和水，據此書寫化學方程式；
（3）分析反應中各元素化合價變化，找出元素化合價升高的元素和化合價降低的元素，依據氧化還原反應中得失電子守恒規(guī)律結合原子個數(shù)守恒規(guī)律書寫方程式．

解答 解：（1）明礬離產生的鋁離子為弱堿陽離子，水解顯酸性，紙張發(fā)生酸性腐蝕的原因是纖維素在酸性條件下能發(fā)生水解；碳酸鈣能中和H⁺，可防止紙張的酸性腐蝕，反應的離子方程式為CaCO₃+2H⁺=Ca²⁺+CO₂↑+H₂O，所以為了防止紙張的酸性腐蝕，可在紙漿中加入碳酸鈣等添加劑；
故答案為：明礬水解產生酸性環(huán)境，在酸性條件下纖維素水解，使高分子鏈斷裂；CaCO₃+2H⁺=Ca²⁺+CO₂↑+H₂O； 
（2）①纖維素不但能在酸性環(huán)境下水解，在堿性條件下同樣水解．過量的堿同樣可能會導致纖維素水解，造成書籍污損，
故答案為：過量的堿同樣可能會導致纖維素水解，造成書籍污損；
②由信息可知：Zn（C₂H₅）₂可以與水反應生成氧化鋅和乙烷，化學方程式為：Zn（C₂H₅）₂+H₂O=ZnO+2C₂H₆↑，氧化鋅可以與酸性溶液反應，從而消耗掉氫離子，起到防止腐蝕的作用，反應離子方程式：ZnO+H⁺=Zn²⁺+H₂O，
故答案為 Zn（C₂H₅）₂+H₂O=ZnO+2C₂H₆↑；ZnO+H⁺=Zn²⁺+H₂O；
（3）①令FeTiO₃的系數(shù)為1，根據Ti原子守恒可知，TiCl₄的系數(shù)為1，由Fe原子守恒可知FeCl₃的系數(shù)為1，由O原子守恒可知CO的系數(shù)為3，根據C原子守恒可知C的系數(shù)為3，根據Cl原子守恒可知氯氣的系數(shù)為$\frac{7}{2}$，同時擴大2倍，配平后方程式為：2FeTiO₃+6C+7Cl₂+6C$\frac{\underline{\;900℃\;}}{\;}$2TiCl₄+2FeCl₃+6CO，
故答案為：2，6，7；2，2，6；
②反應中Cl：-1價→0價，O：0價→-2價，要使氧化劑、還原劑得失電子守恒，則TiCl₄的系數(shù)為1，O₂系數(shù)為1，依據原子個數(shù)守恒，TiO₂系數(shù)為1，Cl₂系數(shù)為2，方程式：TiCl₄+O₂$\frac{\underline{\;1000℃-1400℃\;}}{\;}$TiO₂+2Cl₂；
故答案為：1；1；1；2．

點評 本題考查了化學方程式書寫，側重考查氧化還原反應方程式配平，明確鹽類水解規(guī)律、氧化還原反應基本概念、得失電子守恒規(guī)律是解題關鍵，題目難度中等．