题目内容

纳米TiO₂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．
（1）制取纳米TiO₂的方法很多，氢氧火焰水解法是将TiCl₄气体导入氢氧火焰中（700～1000℃）进行水解，其化学反应式为：．
（2）纳米二氧化钛可光解挥发性有机污染物（VOCs），若无水蒸气存在，三氯乙烯降解反应为：C₂HCl₃+2O₂→2CO₂+HCl+Cl₂，若有足够量的降解后的尾气，实验室检验产物中有氯气的简单方法是：；通过质谱仪发现还有多种副反物，其中之一为：，则该有机物核磁共振氢谱有个峰．

（3）利用半导材料TiO₂与染料、铂电极及 $数学公式$ 和I^-的混合物作电解质（I₂+I^-?I₃^-），可构成染料敏化太阳能电池（DSSCs）工作原理如图1，该电池工作时，正极的电极反应为：．
（4）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TiO₂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2，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TiO₂薄膜的光催化活性不同．

解：（1）TiCl₄水解生成二氧化钛和氯化氢，化学反应式为TiCl₄+2H₂O $\text{[math]}$ TiO₂+4HCl，故答案为：TiCl₄+2H₂O $\text{[math]}$ TiO₂+4HCl[或：TiCl₄（g）+2H₂（g）+O₂（g） $\text{[math]}$ TiO₂（s）+4HCl（g）]；
（2）氯气具有强氧化性，可与KI反应生成碘单质，淀粉遇碘变蓝色，所以可将湿润的淀粉KI试纸置于集气瓶口，证明有氯气；分子中有3种氢，核磁共振氢谱有3个峰，故答案为：用湿润的KI-淀粉试纸检验；3；
（3）由图电子的移动方向可知，半导材料TiO₂与染料为原电池的负极，铂电极为原电池的正极，电解质为I₃^-和I^-的混合物，I₃^-在正极上得电子被还原，正极反应为I₃^-+2e^-=3I^-，故答案为：I₃^-+2e^-=3I^- （写成：I₂+2e^-=2I^-，可不扣分）；
（4）A．由图知，500度以下钛片最差，故A错误；
B．由图知，在520℃时，脱色率最高，钛片载体的光催化活性最好，故B正确；
C．520℃后钛片催化活性随温度的升高而较低，故C错误；
D．由图知，相同温度时，不同的载体（钛片、铝片、陶瓷），TiO₂薄膜的光催化活性不同，故D正确．
故选bd；
分析：（1）TiCl₄水解生成二氧化钛和氯化氢；
（2）氯气具有强氧化性，可与KI反应生成碘单质，淀粉遇碘变蓝色；分子中有几种氢，核磁共振氢谱有几种峰；
（3）由图电子的移动方向可知，半导材料TiO₂与染料为原电池的负极，铂电极为原电池的正极，电解质为I₃^-和I^-的混合物，I₃^-在正极上得电子被还原；
（4）根据图中脱色率与温度关系解题；
点评：本题考查原电池的工作原理，题目难度不大，本题注意把握电极反应式的书写，图中电子的移动方向是解答的关键．

练习册系列答案

TiCl₄+2H₂O

TiCl₄+2H₂O

．
（2）纳米二氧化钛可光解挥发性有机污染物（VOCs），若无水蒸气存在，三氯乙烯降解反应为：C₂HCl₃+2O₂→2CO₂+HCl+Cl₂，若有足够量的降解后的尾气，实验室检验产物中有氯气的简单方法是：

用湿润的KI-淀粉试纸检验

；通过质谱仪发现还有多种副反物，其中之一为：

，则该有机物核磁共振氢谱有

个峰．

（3）利用半导材料TiO₂与染料、铂电极及

和I^-的混合物作电解质（I₂+I^-?I₃^-），可构成染料敏化太阳能电池（DSSCs）工作原理如图1，该电池工作时，正极的电极反应为：

I₃^-+2e^-=3I^-

．
（4）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TiO₂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2，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TiO₂薄膜的光催化活性不同．

纳米TiO₂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。

（1）制取纳米TiO₂的方法很多，氢氧火焰水解法是将TiCl₄气体导入氢氧火焰中（700～1000℃）进行水解，其化学反应式为： ▲ 。

（2）纳米二氧化钛可光解挥发性有机污染物（VOCs），若无水蒸气存在，三氯乙烯降解反应为：C₂HCl₃+2O₂→2CO₂+HCl+Cl₂，若有足够量的降解后的尾气，实验室检验产物中有氯气的简单方法是： ▲ ；通过质谱仪发现还有多种副反物，其中之一为：，则该有机物核磁共振氢谱有 ▲　个峰。

（3）利用半导材料TiO₂与染料、铂电极及I和I^－的混合物作电解质（I₂+I^－I），可构成染料敏化太阳能电池（DSSCs）工作原理如右图，该电池工作时，正极的电极反应为： ▲ 。

（4）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TiO₂薄膜光催化使甲基橙脱色，每次光照20min取一次样，实验结果如下。

w ww.k s5u. co m

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TiO₂薄膜的光催化活性不同

（13分）

[探究一]为测定钛铁矿（含FeTiO₃，钛酸亚铁）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：（注：可提取氧指的是可被H₂、C转化为H₂O、CO₂的氧原子）

（1）已知FeTiO₃被H₂还原后，生成Fe、TiO₂和水，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FeTiO₃在加热时被H₂还原的化学方程式：

___________________________________________________________________

（2）已知FeTiO₃被C还原后生成Fe、TiO₂和CO₂，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CO₂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：

6CO₂+6H₂OC₆H₁₂O₆（葡萄糖）+6O₂。

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CaCO₃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CO₂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装置加热钛铁矿和炭粉，并在U型管B之前增加盛有 __________的燃烧管，在B之后增加。

②改进后，实验自始至终需持续向装置A中通入N₂的目的是。

[探究二]纳米TiO₂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TiO₂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。（双选）

（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TiO₂薄膜的光催化活性不同

（13分）
[探究一]为测定钛铁矿（含FeTiO₃，钛酸亚铁）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：（注：可提取氧指的是可被H₂、C转化为H₂O、CO₂的氧原子）

（1）已知FeTiO₃被H₂还原后，生成Fe、TiO₂和水，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FeTiO₃在加热时被H₂还原的化学方程式：
___________________________________________________________________
（2）已知FeTiO₃被C还原后生成Fe、TiO₂和CO₂，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CO₂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：
6CO₂+6H₂O C₆H₁₂O₆（葡萄糖）+6O₂。
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CaCO₃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CO₂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装置加热钛铁矿和炭粉，并在U型管B之前增加盛有       __________的燃烧管，在B之后增加                             。
②改进后，实验自始至终需持续向装置A中通入N₂的目的是                        。
[探究二]纳米TiO₂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TiO₂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          。（双选）

（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TiO₂薄膜的光催化活性不同

（13分）

___________________________________________________________________

6CO₂+6H₂O C₆H₁₂O₆（葡萄糖）+6O₂。

①请对学生乙的设想提出改进措施：改用图－1装置加热钛铁矿和炭粉，并在U型管B之前增加盛有 __________的燃烧管，在B之后增加。

②改进后，实验自始至终需持续向装置A中通入N₂的目的是。

[探究二]纳米TiO₂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。

（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TiO₂薄膜的光催化活性不同

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