Question

10．納米TiO₂作為一種光催化劑越來(lái)越受到人們的關(guān)注，現(xiàn)正廣泛開(kāi)發(fā)運(yùn)用．
（1）制取納米TiO₂的方法很多，氫氧火焰水解法是將TiCl₄氣體導(dǎo)入氫氧火焰中（700～1000℃）進(jìn)行水解，其化學(xué)反應(yīng)式為：TiCl₄+2H₂O$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$TiO₂+4HCl．
（2）納米二氧化鈦可光解揮發(fā)性有機(jī)污染物（VOCs），若無(wú)水蒸氣存在，三氯乙烯降解反應(yīng)為：C₂HCl₃+2O₂→2CO₂+HCl+Cl₂，若有足夠量的降解后的尾氣，實(shí)驗(yàn)室檢驗(yàn)產(chǎn)物中有氯氣的簡(jiǎn)單方法是：用濕潤(rùn)的KI-淀粉試紙檢驗(yàn)；通過(guò)質(zhì)譜儀發(fā)現(xiàn)還有多種副反物，其中之一為：，則該有機(jī)物核磁共振氫譜有3 個(gè)峰．
（3）利用半導(dǎo)材料TiO₂與染料、鉑電極及I₃^-和I^-的混合物作電解質(zhì)（I₂+I^-?I₃^-），可構(gòu)成染料敏化太陽(yáng)能電池（DSSCs）工作原理如圖1，該電池工作時(shí)，正極的電極反應(yīng)為：I₃^-+2e^-=3I^-．

（4）在不同的載體（鈦片、鋁片、陶瓷）表面制備二氧化鈦薄膜，來(lái)考察不同載體TiO₂薄膜光催化使甲基橙脫色，每次光照20min取一次樣，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖2．
下列說(shuō)法正確的是bd．
（a）不同載體，無(wú)論何種溫度一定是鈦片最好
（b）約在520℃時(shí)，鈦片載體的光催化活性最好
（c）無(wú)論何種載體，催化活性總是隨溫度的升高而升高
（d）不同負(fù)載TiO₂薄膜的光催化活性不同．

Answer 1

分析 （1）四氯化鈦與水反應(yīng)生成氯化氫和二氧化鈦；
（2）氯氣具有強(qiáng)的氧化性能夠氧化碘離子生成單質(zhì)碘，碘遇到淀粉變藍(lán)；根據(jù)有機(jī)物分子中有幾種H原子，核磁共振氫譜有幾種吸收峰，結(jié)合等效氫判斷；
（3）由圖電子的移動(dòng)方向可知，半導(dǎo)材料TiO₂與染料為原電池的負(fù)極，鉑電極為原電池的正極，電解質(zhì)為I₃^-和I^-的混合物，I₃^-在正極上得電子被還原；
（4）根據(jù)圖中脫色率與溫度關(guān)系解題．

解答 解：（1）四氯化鈦與水反應(yīng)生成氯化氫和二氧化鈦，化學(xué)方程式：TiCl₄+2H₂O$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$TiO₂+4HCl，故答案為：TiCl₄+2H₂O$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$TiO₂+4HCl；
（2）氯氣具有強(qiáng)的氧化性能夠氧化碘離子生成單質(zhì)碘，碘遇到淀粉變藍(lán)；，所以可以用濕潤(rùn)的淀粉碘化鉀試紙檢驗(yàn)氯氣；有三種不同環(huán)境下的氫原子，所以有3個(gè)峰值；
故答案為：用濕潤(rùn)的KI-淀粉試紙檢驗(yàn)；3；
（3）由圖電子的移動(dòng)方向可知，半導(dǎo)材料TiO₂與染料為原電池的負(fù)極，鉑電極為原電池的正極，電解質(zhì)為I₃^-和I^-的混合物，I₃^-在正極上得電子被還原，正極反應(yīng)為I₃^-+2e^-=3I^-，故答案為：I₃^-+2e^-=3I^-；
（4）（a）由圖知，500度以下鈦片最差，故a錯(cuò)誤；
（b）由圖知，在520℃時(shí)，脫色率最高，鈦片載體的光催化活性最好，故b正確；
（c）520℃后鈦片催化活性隨溫度的升高而較低，故c錯(cuò)誤；
（d）由圖知，相同溫度時(shí)，不同的載體（鈦片、鋁片、陶瓷），TiO₂薄膜的光催化活性不同，故d正確；
故選bd．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了化學(xué)方程式的書(shū)寫(xiě)、電極反應(yīng)式書(shū)寫(xiě)、物質(zhì)的檢驗(yàn)，明確電解池工作原理是解題關(guān)鍵，題目難度中等．