Question

16．II、氧化还原滴定法实际生产中运用较为广泛的方法．制备纳米TiO₂的方法之一是TiCl₄在加热条件下水解生成TiO₂•xH₂O，经过过滤、水洗除去其中的Cl^-，再经烘干、焙烧除去水分，最后得到粉体TiO₂．
可用氧化还原滴定法测定TiO₂的质量分数．在一定条件下，将粉体溶解并将溶液中的Ti^2-氧化为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⁺．【注：NH₄Fe（SO₄）₂是一种复盐，含有两种阳离子】．请回答下列问题：
（1）TiCl₄水解生成TiO₂•xH₂O的化学方程式为TiCl₄+（x+2）H₂O?TiO₂•xH₂O↓+4HCl．
（2）配制NH₄Fe（SO₄）₂标准溶液时，加入一定量稀H₂SO₄的原因是抑制NH₄Fe（SO₄）₂水解，使用的仪器除天平、药匙、玻璃棒、烧杯、量筒外，还需用到图中的ac（填序号）

检验TiO₂•xH₂O中Cl^-是否被除净的方法是取少量最后一次水洗液，滴加AgNO₃溶液，不产生白色沉淀，说明Cl^-已除净．
（3）滴定终点的现象是：当滴入最后一滴NH₄Fe（SO₄）₂标准溶液时．
（4）滴定分析时，称取TiO₂（摩尔质量为M g•mol^-1）粉体试样wg，消耗v mlc mol•L^-1 NH₄Fe（SO₄）₂标准溶液．则TiO₂质量分数表达式为$\frac{cVM}{10W}%$．

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）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；溶液中生成TiO₂•xH₂O沉淀，固体具有较强的吸附能力，会吸附溶液中的Cl^-离子，可通过检验Cl^-离子的方法检验沉淀是否被洗净；
（3）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）根据得失电子守恒，有：1Ti³⁺～1Fe³⁺，故n（Fe³⁺）=n（Ti³⁺）=n（TiO₂）=cV×10^-3mol，计算其质量分数．

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；配制一定物质的量浓度的溶液，还需要容量瓶和胶头滴管，则还需要ac，溶液中生成TiO₂•xH₂O沉淀，固体具有较强的吸附能力，会吸附溶液中的Cl^-离子，可通过检验Cl^-离子的方法检验沉淀是否被洗净，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，
故答案为：抑制NH₄Fe（SO₄）₂水解；ac；取少量最后一次水洗液，滴加AgNO₃溶液，不产生白色沉淀，说明Cl^-已除净；
（3）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，会变成红色半分钟内不变，
故答案为：溶液变为红色且半分钟内不变；
（4）根据得失电子守恒，有：Ti³⁺～Fe³⁺，故n（Fe³⁺）=n（Ti³⁺）=n（TiO₂）=cV×10^-3mol，其质量分数为：$\frac{cV×1{0}^{-3}mol×Mg/mol}{Wg}$×100%=$\frac{cVM}{10W}%$，
故答案为：$\frac{cVM}{10W}%$．

点评 本题考查物质的制备、检验和滴定方法，题目难度中等，注意掌握化学基本实验基本操作方法，明确中和滴定操作方法及误差分析方法，试题侧重考查学生的分析、理解能力及化学实验、化学计算能力．