Question

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：

⑴ TiCl₄水解生成TiO₂·x H₂O的化学方程式为_______________________________。

⑵ 检验TiO₂·x H₂O中Cl^-是否被除净的方法是______________________________。

⑶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、量简外，还需要下图中的_____（填字母代号）。

                        

       a           b         c         d          e

(4) 滴定终点的现象是___________________________________。

(5) 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_________________________。

(6) 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

⑴ TiCl₄ + (2+x)H₂O == TiO₂﹒XH₂O + 4HCl

⑵  去上层清液加入硝酸银和稀硝酸如无沉淀产生说明已经洗净。

⑶抑制三价铁水解；ac。

(4) 溶液由无色变为红色，且半分钟内不变色。

(5) 。

(6) ①高。②低。

解析:

本题是围绕化学实验设计的综合性试题，主要考点有：化学方程式配平、沉淀的洗涤、颗粒大小的测量方法，和溶液的配制、滴定操作及误差分析，质量分数的计算等。(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)。

(2)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。

(3) 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。

(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。

(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。