题目内容
【题目】纳米TiO2是一种重要的光催化剂。以钛酸酯Ti(OR)4为原料制备纳米TiO2的步骤如下:
①组装装置如图所示,保持温度约为65℃,先将30mL钛酸四丁酯[Ti(OC4H9)4]加入盛有无水乙醇的三颈烧瓶,再加入3mL乙酰丙酮,充分搅拌;
②将含水20%的乙醇溶液缓慢滴入三颈烧瓶中,得到二氧化钛溶胶;
③将二氧化钛溶胶干燥得到二氧化钛凝胶,灼烧凝胶得到纳米TiO2。
已知:钛酸四丁酯能溶于除酮类物质以外的大部分有机溶剂,遇水剧烈水解;Ti(OH)4不稳定,易脱水生成TiO2。回答下列问题:
(1)仪器a的名称是__,冷凝管的作用是__。
(2)加入的乙酰丙酮可以减慢水解反应的速率,其原理可能是__(填字母)。
A.增加反应的焓变
B.增大反应的活化能
C.减小反应的焓变
D.降低反应的活化能
制备过程中,减慢水解反应速率的措施还有_。
(3)步骤②中制备二氧化钛溶胶的化学方程式为__。如图所示实验装置中,可用于灼烧二氧化钛凝胶的是__(填字母)。
(4)测定样品中TiO2纯度的方法是:精确称取0.2000g样品放入锥形瓶中,加入硫酸和硫酸铵的混合溶液,加强热使其溶解。冷却后,加入一定量稀盐酸得到含TiO2+的溶液。加入金属铝,将TiO2+全部转化为Ti3+。待过量的金属铝完全溶解并冷却后,加入指示剂,用0.1000mol·L-1NH4Fe(SO4)2溶液滴定至终点。重复操作2次,消耗0.1000mol·L-1NH4Fe(SO4)2溶液的平均值为20.00mL(已知:Ti3++Fe3++H2O=TiO2++Fe2++2H+)。
①加入金属铝的作用除了还原TiO2+外,另一个作用是__。
②滴定时所用的指示剂为__(填字母)。
a.酚酞溶液 b.KSCN溶液 c.KMnO4溶液 d.淀粉溶液
③样品中TiO2的质量分数为__%。(Ti相对分子质量为48)
【答案】温度计 冷凝回流 B 用含水20%的乙醇溶液代替水,缓慢滴加 Ti(OC4H9)4+2H2O=TiO2+4C4H9OH a 与酸反应生成氢气,形成氢气氛围,防止Ti3+在空气中被氧化 b 80
【解析】
以钛酸四丁酯[Ti(OC4H9)4]为原料,在三颈烧瓶中反应可得到二氧化钛溶胶,再经过干燥、灼烧即可得纳米TiO2。
(1)由装置图可知,仪器a为温度计;冷凝管可起到冷凝回流的作用;
故答案为:温度计:冷凝回流;
(2)加入催化剂,不能改变焓变(只与反应的始末状态有关),可降低或增大活化能,而该处减缓反应速率,则增加活化能的作用,导致反应速率减小;另外为减慢水解反应速率,还可用含有20%的乙醇溶液代替水,缓慢滴加;
故答案为:B;用含水20%的乙醇溶液代替水,缓慢滴加;
(3)Ti(OC4H9)4发生水解生成TiO2和丁醇,方程式为Ti(OC4H9)4+2H2O=TiO2+4C4H9OH;灼烧二氧化钛凝胶,应在坩埚中进行;
故答案为:Ti(OC4H9)4+2H2O=TiO2+4C4H9OH;a;
(4)①加入铝,可与TiO2+反应生成Ti3+,与酸反应生成氢气,避免Ti3+被氧化;
②用NH4Fe(SO4)2溶液滴定,含有铁离子,可用KSCN做指示剂,滴定终点溶液颜色变为红色;
③根据方程式可得关系式TiO2~Ti3+~Fe3+~NH4Fe(SO4)2,n(NH4Fe(SO4)2)=0.1000molL-l×0.02L=0.002mol,则n(TiO2)=0.00200mol,m(TiO2)=0.00200mol×80g/mol=0.16g00,则质量分数为 ;
故答案为:与酸反应生成氢气,形成氢气氛围,防止Ti3+在空气中被氧化; b;80。
【题目】某实验小组利用如图装置,测定某种旧铝合金(含Al2O3和其它不溶于NaOH溶液的成分)中Al的质量分数,其中100mLNaOH溶液过量,每隔相同时间读得电子天平的数据如表:
称量对象 | 读数次数 | 质量(g) |
样品 | 第1次 | 2.582 |
锥形瓶+100mL NaOH溶液 | 第2次 | 185.721 |
锥形瓶+NaOH溶液+样品 | 第3次 | 188. 286 |
第4次 | 188. 254 | |
第5次 | 188. 243 | |
第6次 | 188. 243 |
(1)反应的化学方程式为_____________________________________________________、__________________________________________________。
(2)反应中产生的H2质量为___________________ g。
(3)样品中Al的质量分数为___________________(用小数表示,小数点后保留两位)。该小组为了测定其中Al2O3的含量,从上面反应后的100mL溶液中,取出10mL溶液,逐滴加入1mol/L的盐酸,当滴到5.00mL时开始产生沉淀,继续滴加盐酸,至25.00mL时沉淀恰好全部溶解。
(4)取出的10mL溶液中,AlO2-的物质的量浓度为_____________________________;
(5)Al2O3的质量分数_____________________(用小数表示,小数点后保留两位)。