Question

TiO₂在很多领域有着广泛的应用前景．
（1）制备TiO₂的常见方法：将TiCl₄水解产物加热脱水生成TiO₂．已知常温下Ti（OH）₄的K_sp=7.94×10^-54，测得TiCl₄水解后溶液的pH=2，则此时溶液中c（Ti⁴⁺）=

 

．
（2）制备纳米TiO₂的方法：以N₂为载体，用钛醇盐Ti（OR）₄和水蒸气反应生成Ti（OH）₄，再控制温度生成纳米TiO₂．温度控制不当会使产物含结晶水，测定产物aTiO₂?bH₂O组成的方法如下：
步骤一：取样品2.010g，在酸性条件下充分溶解，并用适量铝将TiO²⁺还原为Ti³⁺，过滤并洗涤，将所得滤液和洗涤液合并注入250mL容量瓶，并用稀硫酸定容，得待测液．
步骤二：取待测液25.00mL于锥形瓶中，加几滴KSCN溶液作指示剂，用0.1000mol?L^-1NH₄Fe（SO₄）₂标准溶液滴定，将Ti³⁺氧化为TiO²⁺．重复滴定2次．滴定所得的相关数据如表：

滴定 序号	待测液体积/mL	NH4Fe（SO4）2标准溶液 滴定管起点读数/mL	NH4Fe（SO4）2标准溶液 滴定管终点读数/mL
1	25.00	0.02	24.02
2	25.00	0.08	24.06
3	25.00	0.12	24.14

①钛醇盐Ti（OR）₄和水蒸气反应的化学方程式为

 

．
②步骤一中用稀硫酸而不用水定容的原因是

 

．
③通过计算确定该样品的组成

 

（写计算过程）．

Answer 1

分析：（1）根据Ti（OH）₄的溶解平衡利用溶度积常数来解答；
（2）①根据题目信息以及原子守恒来分析；
②根据TiO²⁺和Ti³⁺发生水解溶液呈算性；
③先根据三次滴定消耗标准溶液的体积求出平均值，然后根据关系式TiO₂ ～NH₄Fe（SO₄）₂求出TiO₂ 的质量，从而求出水的质量，最终求出a：b；

解答：解：（1）测得TiCl₄水解后溶液的pH=2，所以溶液中的C（OH^-）=10^-12mol?L^-1，c（Ti⁴⁺）=

Ksp

C4(OH-)

=

7.94×10 -54

(10 -12)4

=7.94×10^-6 mol?L^-1，故答案为：7.94×10^-6 mol?L^-1；
（2）①钛醇盐Ti（OR）₄和水蒸气反应生成Ti（OH）₄，根据原子守恒生成醇ROH，方程式为：Ti（OR）₄+4H₂O（g）

△   .

Ti（OH）₄+4ROH，
故答案为：Ti（OR）₄+4H₂O（g）

△   .

Ti（OH）₄+4ROH，
②TiO²⁺和Ti³⁺发生水解溶液呈酸性，步骤一中用稀硫酸而不用水定容的原因是抑制Ti³⁺（TiO²⁺）的水解，故答案为：Ti³⁺（TiO²⁺）的水解；
③三次滴定消耗标准溶液的平均值为24.00mL，
TiO₂ ～NH₄Fe（SO₄）₂
80g　　　　　　　　　　　　　　1mol
m（TiO₂）　　　　　　　0.02400L×0.1000 mol?L^-1×

250mL

25.00mL

m（TiO₂）=1.920g，则m（H₂O）=2.010g-1.920 g=0.090 g
所以a：b=

1.920g

80g?mol-1

：

0.090g

18g?mol-1

=24：5，该样品的组成为24TiO₂?5H₂O，
故答案为：24TiO₂?5H₂O；

点评：本题主要以物质的制备为背景，考查了可溶度积的计算、方程式的书写和化学计算，难度不大，根据课本知识即可完成．