Question

17．納米TiO₂在涂料、光催化、化妝品等領(lǐng)域有著極其廣泛的應(yīng)用，制備納米TiO₂的方法之一是TiCl₄水解生成TiO₂•xH₂O，經(jīng)過(guò)濾、水洗除去其中的Cl^-，再烘干、焙燒除去水分得到粉體TiO₂．用現(xiàn)代分析儀器測(cè)定TiO₂粒子的大小．用氧化還原滴定法測(cè)定TiO₂的質(zhì)量分?jǐn)?shù)：一定條件下，將TiO₂溶解并還原為T(mén)i³⁺，再以KSCN溶液作指示劑，用NH₄Fe（SO₄）₂標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定Ti³⁺至全部生成Ti⁴⁺．
請(qǐng)回答下列問(wèn)題：
（1）TiCl₄水解生成TiO₂•xH₂O的化學(xué)方程式為T(mén)iCl₄+（x+2）H₂O?TiO₂•xH₂O↓+4HCl．
（2）檢驗(yàn)TiO₂•xH₂O中Cl-是否被除凈的方法是取少量水洗液，滴加AgNO₃溶液，不產(chǎn)生白色沉淀，說(shuō)明Cl^-已除凈．
（3）配制NH₄Fe（SO₄）₂標(biāo)準(zhǔn)溶液時(shí)，加入一定量H₂SO₄的原因是抑制NH₄Fe（SO₄）₂水解；使用的儀器除天平、藥匙、玻璃棒、燒杯、量筒外，還需要圖中的ac（填字母代號(hào)）．
（4）滴定終點(diǎn)的現(xiàn)象是溶液變?yōu)榧t色．
（5）滴定分析時(shí)，稱(chēng)取TiO₂（摩爾質(zhì)量為M g•mol^-1）試樣W g，消耗c mol•L^-1 NH₄Fe（SO₄）₂標(biāo)準(zhǔn)溶液V mL，則TiO₂質(zhì)量分?jǐn)?shù)表達(dá)式為$\frac{CVM}{1000w}$×100%．
（6）判斷下列操作對(duì)TiO₂質(zhì)量分?jǐn)?shù)測(cè)定結(jié)果的影響（填“偏高”、“偏低”或“無(wú)影響”）
①若在配制標(biāo)準(zhǔn)溶液過(guò)程中，燒杯中的NH₄Fe（SO₄）₂溶液有少量濺出，使測(cè)定結(jié)果偏高．
②若在滴定終點(diǎn)讀取滴定管刻度時(shí)，俯視標(biāo)準(zhǔn)液液面，使測(cè)定結(jié)果偏低．

Answer 1

分析 （1）TiCl₄水解生成TiO₂•xH₂O和氯化氫，根據(jù)物質(zhì)的性質(zhì)和質(zhì)量守恒定律書(shū)寫(xiě)化學(xué)方程式；
（2）檢驗(yàn)沉淀是否洗凈的方法是，取少量洗滌液，檢驗(yàn)溶液中溶解的離子是否還存在氯離子；
（3）鐵離子水解易使配制溶液變渾濁，應(yīng)加對(duì)應(yīng)酸抑制水解，依據(jù)配制溶液實(shí)驗(yàn)過(guò)程和步驟分析，需要的儀器一定使用容量瓶和膠頭滴管；
（4）用NH₄Fe（SO₄）₂標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定Ti³⁺至全部生成Ti⁴⁺，鐵離子變化為亞鐵離子，因?yàn)槭怯肒SCN作指示劑，終點(diǎn)時(shí)NH₄Fe（SO₄）₂不再反應(yīng)，滴入最后一滴會(huì)生成血紅色的Fe（SCN）₃；
（5）根據(jù)得失電子守恒，有：1Ti³⁺～1Fe³⁺，故n（Fe³⁺）=n（Ti³⁺）=n（TiO₂）=cV×10^-3mol，據(jù)此計(jì)算其質(zhì)量分?jǐn)?shù)為；
（6）①NH₄Fe（SO₄）₂溶液濺出，其物質(zhì)的量濃度減小，消耗的體積增大，百分含量偏大；
②若終點(diǎn)俯視滴定管，讀取的體積比實(shí)際消耗的體積偏小，質(zhì)量分?jǐn)?shù)偏�。�

解答 解：（1）設(shè)TiCl₄的系數(shù)為1，根據(jù)元素守恒，TiO₂•xH₂O的系數(shù)為1，HCl的系數(shù)為4；再根據(jù)O元素守恒，可知H₂O的系數(shù)為（2+x），反應(yīng)為T(mén)iCl₄+（x+2）H₂O?TiO₂•xH₂O↓+4HCl；
故答案為：TiCl₄+（x+2）H₂O?TiO₂•xH₂O↓+4HCl；
（2）沉淀吸附溶液中的Cl^-，根據(jù)發(fā)生反應(yīng)：Cl^-+Ag⁺═AgCl↓，取少量洗滌液，檢驗(yàn)溶液中溶解的離子是否還存在；
故答案為：取少量水洗液，滴加AgNO₃溶液，不產(chǎn)生白色沉淀，說(shuō)明Cl^-已除凈；
（3）鐵離子水解易使配制溶液變渾濁，應(yīng)加對(duì)應(yīng)酸抑制水解應(yīng)抑制水解，不引入雜質(zhì)，所以加硫酸抑制NH₄Fe（SO₄）₂水解，配制溶液用的儀器除天平、藥匙、玻璃棒、燒杯、量簡(jiǎn)外，還需容量瓶和膠頭滴管，故選ac；
故答案為：抑制NH₄Fe（SO₄）₂水解；ac；
（4）Fe³⁺與Ti³⁺反應(yīng)，被還原為Fe²⁺，加入KSCN不顯紅色，當(dāng)達(dá)到滴定終點(diǎn)時(shí)，再加入NH₄Fe（SO₄）₂，溶液中Fe³⁺過(guò)量，所以滴入最后一滴NH₄Fe（SO₄）₂，溶液會(huì)生成血紅色的Fe（SCN）₃，溶液會(huì)變成紅色；
故答案為：溶液變?yōu)榧t色；
（5）根據(jù)得失電子守恒，有：1Ti³⁺～1Fe³⁺，故n（Fe³⁺）=n（Ti³⁺）=n（TiO₂）=cV×10^-3mol，其質(zhì)量分?jǐn)?shù)=$\frac{CV×1{0}^{-3}mol×Mg/mol}{wg}$×100%=$\frac{CVM}{1000w}$×100%；
故答案為：$\frac{CVM}{1000w}$×100%；
（6）①NH₄Fe（SO₄）₂溶液濺出，其物質(zhì)的量濃度減小，消耗的體積增大，則測(cè)定結(jié)果中百分含量偏高，故答案為：偏高；
②若終點(diǎn)俯視滴定管，讀取的體積比實(shí)際消耗的體積偏小，質(zhì)量分?jǐn)?shù)偏小，故答案為：偏低．

點(diǎn)評(píng) 本題考查物質(zhì)含量的探究性實(shí)驗(yàn)，涉及基本操作、離子檢驗(yàn)和氧化還原滴定等，把握水解原理、氧化還原滴定法原理為解答的關(guān)鍵，側(cè)重分析能力及遷移應(yīng)用能力的考查，注意對(duì)實(shí)驗(yàn)原理的理解與對(duì)基本操作的掌握，題目難度中等．