Question

10．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：TiCl₄+2H₂O$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$TiO₂+4HCl．
（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3 个峰．
（3）利用半导材料TiO₂与染料、铂电极及I₃^-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bd．
（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．

Answer 1

分析 （1）四氯化钛与水反应生成氯化氢和二氧化钛；
（2）氯气具有强的氧化性能够氧化碘离子生成单质碘，碘遇到淀粉变蓝；根据有机物分子中有几种H原子，核磁共振氢谱有几种吸收峰，结合等效氢判断；
（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．

解答 解：（1）四氯化钛与水反应生成氯化氢和二氧化钛，化学方程式：TiCl₄+2H₂O$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$TiO₂+4HCl，故答案为：TiCl₄+2H₂O$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$TiO₂+4HCl；
（2）氯气具有强的氧化性能够氧化碘离子生成单质碘，碘遇到淀粉变蓝；，所以可以用湿润的淀粉碘化钾试纸检验氯气；有三种不同环境下的氢原子，所以有3个峰值；
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^-；
（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．

点评 本题考查了化学方程式的书写、电极反应式书写、物质的检验，明确电解池工作原理是解题关键，题目难度中等．