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，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?x H₂O的化学方程式为

 

．
（2）检验TiO₂?x H₂O中Cl^-是否被除净的方法是

 

．
（3）下列可用于测定TiO₂粒子大小的方法是

 

（填字母代号）．
a．滴定法      b．重量法       c．排液量气法   d．透射电子显微镜法
（4）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，还需要图中的

 

（填字母代号）．
（5）滴定Ti³⁺时的离子方程式为

 

；
滴定终点的现象是

 

；该现象的离子方程式

 

．
（6）称取TiO₂（式量为M）试样w g，配成100mL溶液，取出25mL，进行滴定分析，消耗c mol?L^-1 NH₄Fe（SO₄）₂标准溶液V mL．TiO₂质量分数表达式为

 

．
（7）下列操作会导致TiO₂质量分数测定结果偏高的是

 

．
a、滴定终点读取滴定管刻度时，俯视标准液液面．b、配制标准溶液时，烧杯中的NH₄Fe（SO₄）₂溶液有少量溅出．
c、容量瓶清洗之后，未干燥．                  d、配制标准溶液定容时，俯视刻度线．

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）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）核磁共振谱用于测有机物中含有多少种氢原子；红外光谱分析有机物含有何种化学键和官能团；质谱法常用于测有机物相对分子质量；透射电子显微镜可以观察到微粒的大小，依此来进行判断；
（4）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，25ml溶液中有：1Ti³⁺～1Fe³⁺，故n（Fe³⁺）=n（Ti³⁺）=n（TiO₂）=cV×10^-3mol，则wg样品中含TiO₂的质量为4cV×10^-3mol×M：其质量分数为

cVM

1000w

×4=

cVM

250w

；
（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；仰视则相反，容量瓶是否干燥无影响．

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），故答案为：TiCl₄+（x+2）H₂OTiO₂?xH₂O↓+4HCl；
（2）沉淀吸附溶液中的Cl^-，根据F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）核磁共振谱用于测有机物中含有多少种氢原子；红外光谱分析有机物含有何种化学键和官能团；质谱法常用于测有机物相对分子质量；透射电子显微镜可以观察到微粒的大小，故答案为：d；
（4）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，故答案为：抑制NH₄Fe（SO₄）₂水解；a、c；
（5）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：Ti³⁺+Fe³⁺═Ti⁴⁺+Fe²⁺；溶液变红，且30s不褪色；3SCN^-+Fe³⁺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：

cVM

250w

，故答案为：

cVM

250w

； 
（7）a、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a不选；
b、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，故b选；
c、容量瓶是否干燥无影响，故c不选；
d、若终点仰视滴定管，读取的体积比实际消耗的体积偏大，质量分数偏大，故d选；
故答案为：bd．

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．