Question

19．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•xH₂O，经过滤、水洗，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）玻璃棒有多种用途，下列实验操作中玻璃棒的作用完全相同的是BC（填字母）
①测定醋酸钠溶液的pH            ②加热食盐溶液制备NaCl晶体
③配制0.1mol/L的硫酸溶液        ④用淀粉-KI试纸检验溶液中氧化性离子
⑤配制10%的硫酸钠溶液
A．①⑤B．②⑤C．①④D．③④
（3）水洗时检验TiO₂•x H₂O已洗净的方法是取少量水洗液，滴加AgNO₃溶液，不产生白色沉淀，说明Cl^-已除净
（4）下列可用于测定TiO₂粒子大小的方法是d（填字母代号）
a．核磁共振氢谱     b．红外光谱法     c．质谱法      d．透射电子显微镜法
（5）滴定终点的现象是溶液变成红色且半分钟内不褪色
（6）滴定分析时，称取TiO₂（摩尔质量为Mg•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$\frac{cVM}{10w}$%
（7）下列操作会导致TiO₂质量分数测定结果偏高的是B
A．滴定终点读取滴定管刻度时，俯视标准液液面
B．配制标准溶液时，烧杯中的NH₄Fe（SO₄）₂溶液有少量溅出
C．容量瓶清洗之后，未干燥
D．配制标准溶液定容时，俯视刻度线．

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）①测定醋酸钠溶液的pH，玻璃棒是用来蘸取用待测溶液；
②加热食盐溶液制备NaCl晶体，玻璃棒是搅拌避免局部受热液体飞溅；
③配制0.1mol/L的硫酸溶液，玻璃棒是加快溶解，引流作用；
④用淀粉-KI试纸检验溶液中氧化性离子，玻璃棒蘸取溶液滴在试纸上检验；
⑤配制10%的硫酸钠溶液，玻璃棒起到搅拌加速溶解的作用；
（3）检验沉淀是否洗净的方法是，取少量洗涤液，检验溶液中溶解的离子是否还存在；
（4）核磁共振谱用于测有机物中含有多少种氢原子；红外光谱分析有机物含有何种化学键和官能团；质谱法常用于测有机物相对分子质量；透射电子显微镜可以观察到微粒的大小，依此来进行判断；
（5）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；
（6）根据n=cV计算n（Fe³⁺），根据电子转移守恒计算n（Ti³⁺），再根据Ti原子守恒计算n（TiO₂），根据m=nM计算m（TiO₂），进而计算TiO₂的质量分数；
（7）NH₄Fe（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；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；仰视则相反，容量瓶是否干燥无影响．

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），
故答案为：TiCl₄+（x+2）H₂O?TiO₂•xH₂O↓+4HCl；
（2）①测定醋酸钠溶液的pH，玻璃棒是用来蘸取用待测溶液；
②加热食盐溶液制备NaCl晶体，玻璃棒是搅拌避免局部受热液体飞溅；
③配制0.1mol/L的硫酸溶液，玻璃棒是加快溶解，引流作用；
④用淀粉-KI试纸检验溶液中氧化性离子，玻璃棒蘸取溶液滴在试纸上检验；
⑤配制10%的硫酸钠溶液，玻璃棒起到搅拌加速溶解的作用，
实验操作中玻璃棒的作用完全相同的是②⑤，①④，
故答案为：BC；
（3）沉淀吸附溶液中的Cl^-，根据F反应：Cl^-+Ag⁺═AgCl↓，取少量洗涤液，检验溶液中溶解的离子是否还存在，
故答案为：取少量水洗液，滴加AgNO₃溶液，不产生白色沉淀，说明Cl^-已除净；
（4）核磁共振谱用于测有机物中含有多少种氢原子；红外光谱分析有机物含有何种化学键和官能团；质谱法常用于测有机物相对分子质量；透射电子显微镜可以观察到微粒的大小，故答案为：d；
（5）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：溶液变成红色且半分钟内不褪色；
（6）n（Fe³⁺）=c mol/L×V×10^-3L=cV×10^-3mol，根据电子转移守恒可知n（Ti³⁺）=n（Fe³⁺）=cV×10^-3mol，再根据Ti原子守恒n（TiO₂）=cV×10^-3mol，故m（TiO₂）=cV×10^-3mol×Mg/mol=cVM×10^-3g，故TiO₂的质量分数为$\frac{cVM×1{0}^{-3}g}{wg}$×100%=$\frac{cVM}{10w}$%；
故答案为：$\frac{cVM}{10w}$%；
（7）A、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A不选；
B、NH₄Fe（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B选；
C、容量瓶是否干燥无影响，故C不选；
d、配制标准溶液定容时，俯视刻度线，体积未到刻度线，标准溶液浓度增大，滴定消耗体积减小，测定结果偏低，故D不选；
故答案为：B．

点评 本题主要考查物质的制备、溶液的配制、含量测定等基本实验操作，题目难度中等，注意把握物质的性质为解题的关键，学习中注意积累，