Question

17．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、水洗除去其中的Cl^-，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•xH₂O的化学方程式为TiCl₄+（x+2）H₂O?TiO₂•xH₂O↓+4HCl．
（2）检验TiO₂•xH₂O中Cl-是否被除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．
（3）配制NH₄Fe（SO₄）₂标准溶液时，加入一定量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，还需要图中的ac（填字母代号）．
（4）滴定终点的现象是溶液变为红色．
（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$\frac{CVM}{1000w}$×100%．
（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，使测定结果偏高．
②若在滴定终点读取滴定管刻度时，俯视标准液液面，使测定结果偏低．

Answer 1

分析 （1）TiCl₄水解生成TiO₂•xH₂O和氯化氢，根据物质的性质和质量守恒定律书写化学方程式；
（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氯离子；
（3）铁离子水解易使配制溶液变浑浊，应加对应酸抑制水解，依据配制溶液实验过程和步骤分析，需要的仪器一定使用容量瓶和胶头滴管；
（4）用NH₄Fe（SO₄）₂标准溶液滴定Ti³⁺至全部生成Ti⁴⁺，铁离子变化为亚铁离子，因为是用KSCN作指示剂，终点时NH₄Fe（SO₄）₂不再反应，滴入最后一滴会生成血红色的Fe（SCN）₃；
（5）根据得失电子守恒，有：1Ti³⁺～1Fe³⁺，故n（Fe³⁺）=n（Ti³⁺）=n（TiO₂）=cV×10^-3mol，据此计算其质量分数为；
（6）①NH₄Fe（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；
②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．

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），反应为TiCl₄+（x+2）H₂O?TiO₂•xH₂O↓+4HCl；
故答案为：TiCl₄+（x+2）H₂O?TiO₂•xH₂O↓+4HCl；
（2）沉淀吸附溶液中的Cl^-，根据发生反应：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；
（3）铁离子水解易使配制溶液变浑浊，应加对应酸抑制水解应抑制水解，不引入杂质，所以加硫酸抑制NH₄Fe（SO₄）₂水解，配制溶液用的仪器除天平、药匙、玻璃棒、烧杯、量简外，还需容量瓶和胶头滴管，故选ac；
故答案为：抑制NH₄Fe（SO₄）₂水解；ac；
（4）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，所以滴入最后一滴NH₄Fe（SO₄）₂，溶液会生成血红色的Fe（SCN）₃，溶液会变成红色；
故答案为：溶液变为红色；
（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=$\frac{CV×1{0}^{-3}mol×Mg/mol}{wg}$×100%=$\frac{CVM}{1000w}$×100%；
故答案为：$\frac{CVM}{1000w}$×100%；
（6）①NH₄Fe（SO₄）₂溶液溅出，其物质的量浓度减小，消耗的体积增大，则测定结果中百分含量偏高，故答案为：偏高；
②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，故答案为：偏低．

点评 本题考查物质含量的探究性实验，涉及基本操作、离子检验和氧化还原滴定等，把握水解原理、氧化还原滴定法原理为解答的关键，侧重分析能力及迁移应用能力的考查，注意对实验原理的理解与对基本操作的掌握，题目难度中等．