Question

4．纳米材料具有特殊的性质和功能．将纳米二氧化钛（TiO₂）添加到墙面涂料中，可降低空气中甲醛等有害物质的浓度．根据要求回答下列问题：
（1）TiO₂中钛元素的化合价是+4价．
（2）甲醛（CH₂O）中碳元素的质量分数是40%．
（3）纳米二氧化钛（TiO₂）可通过正钛酸（H₄TiO₄）在一定条件下分解得到，反应原理可表示为：H₄TiO₄═TiO₂+2X，其中X的化学式是H₂O．
（4）在光照条件下，甲醛以纳米二氧化钛作为催化剂，与氧气反应生成二种无毒的氧化物，起到净化空气的作用．该反应的化学方程式是CH₂O+O₂$\frac{\underline{\;\;\;\;\;\;\;\;\;光照\;\;\;\;\;\;\;\;\;}}{纳米二氧化钛}$CO₂+H₂O．

Answer 1

分析 （1）二氧化钛是氧化物，O元素的化合价在化合物中为-2价，根据化学式为TiO₂，利用化合价的代数和为0来解答．
（2）根据甲醛的化学式，利用某元素的质量分数=$\frac{该元素的相对原子质量×原子个数}{该物质的相对分子质量}$×100%即可求得甲醛中碳元素的质量分数．
（3）化学反应前后，元素的种类不变，原子的种类、总个数不变．
（4）根据反应前后的元素种类分析．

解答 解：（1）在二氧化钛中，O元素的化合价为-2价，由化学式为TiO₂，则设钛元素的化合价为x，根据化合物中正负化合价的代数和为0，得：x+（-2）×2=0，解得x=+4．故答案为：+4价．
（2）则甲醛（CH₂O）中碳元素的质量分数=$\frac{12}{12+1×2+16}$×100%=40%；故答案为：40%；
（3）根据质量守恒定律，反应前原子数：H-4；Ti-1；O-4；反应后原子个数：Ti-1；O-2；由分析可知，每个X中含有2个氢原子和1个氧原子，是水，水的化学式是H₂O；故答案为：H₂O；
（4）甲醛中含有碳、氢、氧三种元素，与氧气反应生成二种无毒的氧化物，应为水和二氧化碳，化学方程式为：CH₂O+O₂ $\frac{\underline{\;\;\;\;\;\;\;\;\;光照\;\;\;\;\;\;\;\;\;}}{纳米二氧化钛}$CO₂+H₂O；故答案为：CH₂O+O₂ $\frac{\underline{\;\;\;\;\;\;\;\;\;光照\;\;\;\;\;\;\;\;\;}}{纳米二氧化钛}$CO₂+H₂O；

点评 本题考查甲醛的元素组成及元素的化合价，化学式的有关计算，化学方程式的书写等，基础性强，要牢固掌握．