Question

【题目】纳米TiO2在涂料、光催化、化妆品等领域有着极其广泛的应用．制备纳米TiO2的方法之一是TiCl4水解生成TiO2xH2O，经过滤、水洗除去其中的Cl-，再烘干、焙烧除去水分得到粉体TiO2．用氧化还原滴定法测定TiO2的质量分数：一定条件下，将TiO2溶解并还原为Ti3+，再以KSCN溶液作指示剂，用NH4Fe（SO4）2标准溶液滴定Ti3+至全部生成Ti4+．请回答下列问题：

(1)TiCl4水解生成TiO2x H2O的化学方程式为____________________________________．

(2)配制NH4Fe（SO4）2标准溶液时，加入一定量H2SO4的原因是__________________；使用的仪器除天平、药匙、玻璃棒、烧杯、量筒外，还需要如图中的______（填字母代号）

(3)滴定分析时，称取TiO2（摩尔质量为M gmol-1）试样w g，消耗c molL-1 NH4Fe（SO4）2标准溶液V mL，则TiO2质量分数表达式为______．

(4)判断下列操作对TiO2质量分数测定结果的影响（填 “偏高”、“偏低”或“无影响”）

①若在配制标准溶液过程中，烧杯中的NH4Fe（SO4）2溶液有少量溅出，使测定结果______．

②若在滴定终点读取滴定管刻度时，俯视标准液液面，使测定结果______．

Answer 1

【答案】TiCl4+(2+x) H2O=TiO2x H2O↓+4HCl 抑制Fe3+水解 ac ×100% 偏高 偏低

【解析】

（1）TiCl4水解生成TiO2x H2O和HCl，根据物质的性质和质量守恒书写化学方程式；

（2）Fe3+水解易使溶液变浑浊，应加入对应的酸抑制其水解，根据配制溶液的过程和步骤进行分析，需要的仪器是容量瓶和胶头滴管；

（3）根据得失电子守恒有Ti3+~Fe3+，因此n(Fe3+)=n(Ti3+)=n(TiO2)=cV×10-3mol，据此计算质量分数；

（4）①烧杯中的NH4Fe（SO4）2溶液有少量溅出，物质的量浓度减小，消耗的体积增大，质量分数增大；

②若在滴定终点俯视标准液液面，读取的体积比实际消耗的体积偏小，质量分数偏小。

（1）设TiCl4的计量数为1，根据原子守恒，TiO2x H2O的计量数为1，HCl的系数为4，再根据O元素守恒，可知H2O的计量数为(2+x)，反应为：TiCl4+(2+x) H2O=TiO2x H2O↓+4HCl；

（2）Fe3+水解易使溶液变浑浊，应加入对应的酸抑制其水解，为了不引入新的杂质，所以加入硫酸；配制溶液时称量需要托盘天平，溶解时需要烧杯和玻璃棒，转移溶液需要容量瓶和玻璃棒，定容过程需要胶头滴管，因此还需要图中的容量瓶和胶头滴管；

（3）根据得失电子守恒有Ti3+~Fe3+，因此n(Fe3+)=n(Ti3+)=n(TiO2)=cV×10-3mol，质量分数=×100%=×100%

（4）①烧杯中的NH4Fe（SO4）2溶液有少量溅出，物质的量浓度减小，消耗的体积增大，质量分数偏高；

②若在滴定终点俯视标准液液面，读取的体积比实际消耗的体积偏小，质量分数偏低。