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，经混合物过滤、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：
（1）TiCl₄水解生成TiO₂?x H₂O的化学方程式为

 

；
（2）配制NH₄Fe（SO₄）₂标准溶液时，加入一定量H₂SO₄的原因是

 

；
（3）在配制标准溶液时，使用的仪器除天平、药匙、玻璃棒、烧杯、量筒外，还需要图中的

 

（填字母代号）．

滴定终点的现象是

 

．
（4）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”）：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

 

．
（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

 

．

Answer 1

考点：探究物质的组成或测量物质的含量

专题：实验探究和数据处理题

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；
（3）配制一定物质的量浓度的溶液，还需要容量瓶和胶头滴管；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）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；
（5）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：

cVM

1000W

（或

cVM

10W

%）．

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，故答案为：抑制NH₄Fe（SO₄）₂水解；
（3）配制一定物质的量浓度的溶液，还需要容量瓶和胶头滴管；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：ac；溶液变为红色；
（4）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，故答案为：偏高；
（5）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：

cVM

1000W

（或

cVM

10W

%），
故答案为：

cVM

1000W

（或

cVM

10W

%）．

点评：本题考查制备、检验和滴定方法，属实验问题，注意基本实验操作方法，具有一定的难度，掌握基础是关键．