Question

納米TiO₂在涂料、光催化、化妝品等領域有著極其廣泛的應用．制備納米TiO₂的方法之一是TiCl₄水解生成TiO₂?xH₂O，經過濾、水洗除去其中的Cl^-，再烘干、焙燒除去水分得到粉體TiO₂．用氧化還原滴定法測定TiO₂的質量分數(shù)操作如下：首先在一定條件下，把TiO₂溶解并轉化為Ti³⁺，再用NH₄Fe（SO₄）₂標準溶液滴定Ti³⁺至全部轉化成Ti⁴⁺．
請回答下列問題：
（1）TiCl₄水解生成TiO₂?xH₂O的化學方程式為

TiCl₄+（x+2）H₂O=TiO₂?xH₂O↓+4HCl

．
（2）檢驗TiO₂?xH₂O中Cl^-是否被除凈的方法是

取少量最后一次水洗液，滴加AgNO₃溶液，不產生白色沉淀，說明Cl^-已除凈

．
（3）配制NH₄Fe（SO₄）₂標準溶液時，加入一定量H₂SO₄的目的是

抑制NH₄Fe（SO₄）₂水解

；配制溶液使用的儀器除天平、藥匙、玻璃棒、燒杯、量筒外，還需要如圖中的

ac

（填字母代號）．
（4）該滴定操作所用到的指示劑是

KSCN溶液

，滴定終點的現(xiàn)象是

溶液變?yōu)榧t色，且半分鐘不褪色

（5）滴定分析時，稱取TiO₂（摩爾質量為M g?mol^-1）試樣w g，消耗c mol?L^-1NH₄Fe（SO₄）₂標準溶液V mL，則TiO₂質量分數(shù)為

cVM

1000W

或

cVM

10W

%

．

Answer 1

分析：（1）根據(jù)反應物和生成物結合質量守恒定律來書寫化學方程式；
（2）溶液中生成TiO₂?xH₂O沉淀，固體具有較強的吸附能力，會吸附溶液中的Cl^-離子，可通過檢驗Cl^-離子的方法檢驗沉淀是否被洗凈；
（3）鐵離子易水解，配制溶液時先加一些硫酸，使溶液呈酸性，抑制NH₄Fe（SO₄）₂水解，配制一定物質的量濃度的溶液所需要的儀器可根據(jù)具體的操作步驟選擇；
（4）因為是用KSCN作指示劑，終點時NH₄Fe（SO₄）₂不再反應，生成血紅色的Fe（SCN）₃
（5）根據(jù)得失電子守恒：1Ti³⁺～1Fe³⁺，故n（Fe³⁺）=n（Ti³⁺）=n（TiO₂）=cV×10^-3mol，以此進行計算．

解答：解析：（1）設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）H₂O=TiO₂?xH₂O↓+4HCl；
（2）溶液中生成TiO₂?xH₂O沉淀，固體具有較強的吸附能力，會吸附溶液中的Cl^-離子，可通過檢驗Cl^-離子的方法檢驗沉淀是否被洗凈，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，故答案為：取少量最后一次水洗液，滴加AgNO₃溶液，不產生白色沉淀，說明Cl^-已除凈；
（3）鐵離子易水解，配制溶液時先加一些硫酸，使溶液呈酸性，抑制NH₄Fe（SO₄）₂水解，配制一定物質的量濃度的溶液，配制溶液使用的儀器除天平、藥匙、玻璃棒、燒杯、量筒、容量瓶和膠頭滴管等，故答案為：抑制NH₄Fe（SO₄）₂水解，a c；
（4）因為是用KSCN作指示劑，終點時NH₄Fe（SO₄）₂不再反應，生成血紅色的Fe（SCN）₃，故答案為：KSCN溶液；溶液變?yōu)榧t色，且半分鐘不褪色；
（5）根據(jù)得失電子守恒，有：1Ti³⁺～1Fe³⁺，故n（Fe³⁺）=n（Ti³⁺）=n（TiO₂）=cV×10^-3mol，其質量分數(shù)為

cVM

1000W

或

cVM

10W

%．
故答案為：

cVM

1000W

或

cVM

10W

%．

點評：本題是圍繞化學實驗設計的綜合性試題，主要考點有：化學方程式配平、沉淀的洗滌，和溶液的配制、滴定操作及質量分數(shù)的計算等．