Question

9．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I${\;}_{3}^{-}$和I^-的混合物作电解质（I₂+I^-?I${\;}_{3}^{-}$），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）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．

解答 解：（1）高温条件下，TiCl₄水解生成二氧化钛和氯化氢，化学反应式为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^-；
（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．
故答案为：bd．

点评 本题考查原电池的工作原理、物质的检验、元素化合物的性质等，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，侧重于考查学生对基础知识的综合应用能力．