Question

納米TiO₂在涂料、光催化、化妝品等領(lǐng)域有著極其廣泛的應(yīng)用．
制備納米TiO₂的方法之一是TiCl₄水解生成TiO₂?x H₂O，過濾、水洗除去其中的Cl^-，再烘干、焙燒除去水分得到粉體TiO₂．

用現(xiàn)代分析儀器測定TiO₂粒子的大小．用氧化還原滴定法測定TiO₂的質(zhì)量分數(shù)：一定條件下，將TiO₂溶解并還原為Ti³⁺，再以KSCN溶液作指示劑，用NH₄Fe（SO₄）₂標準溶液滴定Ti³⁺至全部生成Ti⁴⁺．請回答下列問題：
（1）TiCl₄水解生成TiO₂?x H₂O的化學(xué)方程式為

 

．
（2）檢驗TiO₂?x H₂O中Cl^-是否被除凈的方法是

 

．
（3）下列可用于測定TiO₂粒子大小的方法是

 

（填字母代號）．
a．滴定法      b．重量法       c．排液量氣法   d．透射電子顯微鏡法
（4）配制NH₄Fe（SO₄）₂標準溶液時，加入一定量H₂SO₄的原因是

 

；使用的儀器除天平、藥匙、玻璃棒、燒   杯、量簡外，還需要圖中的

 

（填字母代號）．
（5）滴定Ti³⁺時的離子方程式為

 

；
滴定終點的現(xiàn)象是

 

；該現(xiàn)象的離子方程式

 

．
（6）稱取TiO₂（式量為M）試樣w g，配成100mL溶液，取出25mL，進行滴定分析，消耗c mol?L^-1 NH₄Fe（SO₄）₂標準溶液V mL．TiO₂質(zhì)量分數(shù)表達式為

 

．
（7）下列操作會導(dǎo)致TiO₂質(zhì)量分數(shù)測定結(jié)果偏高的是

 

．
a、滴定終點讀取滴定管刻度時，俯視標準液液面．b、配制標準溶液時，燒杯中的NH₄Fe（SO₄）₂溶液有少量濺出．
c、容量瓶清洗之后，未干燥．                  d、配制標準溶液定容時，俯視刻度線．

Answer 1

分析：（1）根據(jù)物質(zhì)的性質(zhì)和質(zhì)量守恒定律書寫化學(xué)方程式；
（2）檢驗沉淀是否洗凈的方法是，取少量洗滌液，檢驗溶液中溶解的離子是否還存在；
（3）核磁共振譜用于測有機物中含有多少種氫原子；紅外光譜分析有機物含有何種化學(xué)鍵和官能團；質(zhì)譜法常用于測有機物相對分子質(zhì)量；透射電子顯微鏡可以觀察到微粒的大小，依此來進行判斷；
（4）NH₄Fe（SO₄）₂易水解，故需加入一定量的稀硫酸抑制水解；配制一定物質(zhì)的量濃度的溶液，還需要容量瓶和膠頭滴管；
（5）因為是用KSCN作指示劑，終點時NH₄Fe（SO₄）₂不再反應(yīng)，生成血紅色的Fe（SCN）₃；
（6）根據(jù)得失電子守恒，25ml溶液中有：1Ti³⁺～1Fe³⁺，故n（Fe³⁺）=n（Ti³⁺）=n（TiO₂）=cV×10^-3mol，則wg樣品中含TiO₂的質(zhì)量為4cV×10^-3mol×M：其質(zhì)量分數(shù)為

cVM

1000w

×4=

cVM

250w

；
（7）NH₄Fe（SO₄）₂溶液濺出，其物質(zhì)的量濃度減小，消耗的體積增大，百分含量偏大；若終點俯視滴定管，讀取的體積比實際消耗的體積偏小，質(zhì)量分數(shù)偏小；仰視則相反，容量瓶是否干燥無影響．

解答：解：（1）設(shè)TiCl₄的系數(shù)為1，根據(jù)元素守恒，TiO₂?xH₂O的系數(shù)為1，HCl的系數(shù)為4；再根據(jù)O元素守恒，可知H₂O的系數(shù)為（2+x），故答案為：TiCl₄+（x+2）H₂OTiO₂?xH₂O↓+4HCl；
（2）沉淀吸附溶液中的Cl^-，根據(jù)F反應(yīng)：Cl^-+Ag⁺═AgCl↓，取少量洗滌液，檢驗溶液中溶解的離子是否還存在，
故答案為：取少量水洗液，滴加AgNO₃溶液，不產(chǎn)生白色沉淀，說明Cl^-已除凈；
（3）核磁共振譜用于測有機物中含有多少種氫原子；紅外光譜分析有機物含有何種化學(xué)鍵和官能團；質(zhì)譜法常用于測有機物相對分子質(zhì)量；透射電子顯微鏡可以觀察到微粒的大小，故答案為：d；
（4）NH₄Fe（SO₄）₂易水解，故需加入一定量的稀硫酸抑制水解；配制一定物質(zhì)的量濃度的溶液，還需要容量瓶和膠頭滴管，故答案為：抑制NH₄Fe（SO₄）₂水解；a、c；
（5）Fe³⁺與Ti³⁺反應(yīng)，被還原為Fe²⁺，加入KSCN不顯紅色，當(dāng)達到滴定終點時，再加入NH₄Fe（SO₄）₂，溶液中Fe³⁺過量，會變成紅色，故答案為：Ti³⁺+Fe³⁺═Ti⁴⁺+Fe²⁺；溶液變紅，且30s不褪色；3SCN^-+Fe³⁺Fe（SCN）₃；
（6）根據(jù)得失電子守恒，有：1Ti³⁺～1Fe³⁺，故n（Fe³⁺）=n（Ti³⁺）=n（TiO₂）=cV×10^-3mol，其質(zhì)量分數(shù)為：

cVM

250w

，故答案為：

cVM

250w

； 
（7）a、若終點俯視滴定管，讀取的體積比實際消耗的體積偏小，質(zhì)量分數(shù)偏小，故a不選；
b、NH₄Fe（SO₄）₂溶液濺出，其物質(zhì)的量濃度減小，消耗的體積增大，百分含量偏大，故b選；
c、容量瓶是否干燥無影響，故c不選；
d、若終點仰視滴定管，讀取的體積比實際消耗的體積偏大，質(zhì)量分數(shù)偏大，故d選；
故答案為：bd．

點評：本題考查制備、檢驗和滴定方法，屬實驗問題，注意基本實驗操作方法，具有一定的難度．