Question

10．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TiO₂•x H₂O，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．用现代分析仪器测定TiO₂粒子的大小．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TiO₂•x H₂O的化学方程式为TiCl₄+（x+2）H₂O?TiO₂•xH₂O↓+4HCl．
（2）配制NH₄Fe（SO₄）₂标准溶液时，加入一定量H₂SO₄的原因是抑制NH₄Fe（SO₄）₂水解；
使用的仪器除天平、药匙、玻璃棒、烧杯、量简外，还需要图中的ac（填字母代号）．
（3）滴定终点的现象是溶液变为红色．
（4）滴定分析时，称取TiO₂（摩尔质量为M g•mol^-1）试样w g，消耗c mol•L^-1 NH₄Fe（SO₄）₂标准溶液V mL，则TiO₂质量分数表达式为$\frac{cVM}{1000w}$（或 $\frac{cVM}{10w}$%）．
（5）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，使测定结果偏高．
②若在滴定终点读取滴定管刻度时，俯视标准液液面，使测定结果偏低．

Answer 1

分析 （1）根据物质的性质和质量守恒定律书写化学方程式；
（2）NH₄Fe（SO₄）₂易水解，故需加入一定量的稀硫酸抑制水解；配制一定物质的量浓度的溶液，还需要容量瓶和胶头滴管；
（3）因为是用KSCN作指示剂，终点时NH₄Fe（SO₄）₂不再反应，生成血红色的Fe（SCN）₃；
（4）根据得失电子守恒，有：1Ti³⁺～1Fe³⁺，故n（Fe³⁺）=n（Ti³⁺）=n（TiO₂）=cV×10^-3mol，其质量分数为：$\frac{cVM}{1000W}$（或 $\frac{cvM}{10W}$%）；
（5）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，其物质的量浓度减小，消耗的体积增大，百分含量偏大；
②若终点俯视滴定管，读取的体积比实际消耗的体积偏小，质量分数偏小．

解答 解：（1）设TiCl₄的系数为1，根据元素守恒，TiO₂•xH₂O的系数为1，HCl的系数为4；再根据O元素守恒，可知H₂O的系数为（2+x），反应的化学方程式为：TiCl₄+（x+2）H₂O?TiO₂•xH₂O↓+4HCl；
故答案为：TiCl₄+（x+2）H₂O?TiO₂•xH₂O↓+4HCl；
（2）NH₄Fe（SO₄）₂易水解，故需加入一定量的稀硫酸抑制水解；配制一定物质的量浓度的溶液，还需要容量瓶和胶头滴管，则还需要ac，
故答案为：抑制NH₄Fe（SO₄）₂水解；ac；
（3）Fe³⁺与Ti³⁺反应，被还原为Fe²⁺，加入KSCN不显红色，当达到滴定终点时，再加入NH₄Fe（SO₄）₂，溶液中Fe³⁺过量，会变成红色，
故答案为：溶液变为红色；
（4）根据得失电子守恒，有：Ti³⁺～Fe³⁺，故n（Fe³⁺）=n（Ti³⁺）=n（TiO₂）=cV×10^-3mol，其质量分数为：$\frac{cV×1{0}^{-3}mol×Mg/mol}{wg}$=$\frac{cVM}{1000w}$（或 $\frac{cVM}{10w}$%），
故答案为：$\frac{cVM}{1000w}$（或 $\frac{cVM}{10w}$%）；
（5）①NH₄Fe（SO₄）₂溶液溅出，其物质的量浓度减小，消耗的体积增大，百分含量偏大，故答案为：偏高；
②若在滴定终点读取滴定管刻度时，若终点俯视滴定管，读取的体积比实际消耗的体积偏小，质量分数偏小，故答案为：偏低．

点评 本题考查物质的制备、检验和滴定方法，题目难度中等，注意掌握化学基本实验基本操作方法，明确中和滴定操作方法及误差分析方法，试题侧重考查学生的分析、理解能力及化学实验、化学计算能力．